Fázishiba (feszültségfeszültség) egy háromfázisú elektromos hálózatban
• A jelenség lényege
• Okok
• Következmények
• A fázis torzításának kiküszöbölése
• Alternatív technológia.
• Feszültségváltozások tartománya.
• Gyakorlati alkalmazás.
A jelenség lényege
A ferdeség fázisa háromfázisú négy (öt) vezetékes hálózatban jelentkezik, amelynek halálos semleges feszültsége 1000 V-ig terjed.
Rendszerint egy 400 V (0,4 kV) feszültségű kisfeszültségű háromfázisú villamos hálózatot,
Olyan villamos energiaforrásokat tartalmaz, amelyek tekercselése nulla kimenettel rendelkező "csillag" -hoz van kötve.
Ha a háromfázisú hálózat négyvezetékes, akkor a zérusvezeték két funkciót hajt végre. Az első funkció: a nulla működési vezeték szolgál az egyfázisú elektromos vevők csatlakoztatására. Második funkció: a zéró működtető vezeték védelmet nyújt.
Egy öt vezetékes hálózatban a két felsorolt funkció mindegyikének saját vezetéke van.
Kisfeszültségű hálózatokban az elsődleges és a másodlagos villamos energiaforrások (áramforrások) megkülönböztethetők, függetlenül az elektromos energia előállítási módjától.
Elsődleges források közé tartoznak azok, amelyek közvetlenül termelnek villamos energiát, például elektromos generátorok (hidraulikus egységek, gőzturbinák, dízelmotorok, gázmotorok meghajtóként használhatók).
Másodlagos források közé tartoznak azok is, amelyek átalakítják az elsődleges források elektromos energiáját, rendszerint transzformátorok vannak telepítve a transzformátor alállomásokba (TP).
Egy ideális modell, amely bemutatja a fázis és a lineáris feszültségek kapcsolatát és elrendezését, egyenlő oldalú háromszögként ábrázolható, "A", "B", "C" és "0" középponttal.
Az AB, BC és CA vektorok (a háromszög oldalán fekve) vonali feszültségek (380V).
A háromszög középpontjától a csúcsaihoz - 0A, 0B és 0C - vektorok a fázisok.
Ideális esetben egymással 0A = 0B = 0C és egymással 120 ° -os szöggel vannak eltolva, vagyis A0B = └B0C = └C0A = 120 °.
Ez a modell ideális, és nincs benne fázisbeli torzítás.
Mivel sok fogyasztó, beleértve az egyfázisú fogyasztókat, csatlakozik a TP transzformátoraihoz, minden egyes véletlenszerű időpontban várható, hogy a terhelések különböző fázisokban eltérőek lesznek.
És még akkor is, ha az egyfázisú terhelések nagyságrendileg azonosak, a terhelés vagy lekapcsolás alatt történő felvétel nem hajtható végre szinkronban. Egy olyan helyzet adódik RA> RB> RC ≠ 0, ahol "R" - a terhelési ellenállás, és ennek megfelelően, "RA" - van a súrlódásból származó terhelések a fázis, "RB" - van a súrlódásból származó terhelések a B fázis, "RC" - van terhelési ellenállás a C. fázisban
A fázisterhelés különbsége nagyságrendben és természetben megteremti a feszültség torzulásának megjelenését.
Utalva a fenti, egyenlő oldalú háromszög, akkor nézd grafikusan legközelebb módon: az a pont 0 közepén a háromszög, amelyek származhatnak a ideális fázisfeszültség vektor 220 értéket 0A, 0B és 0C, - képest eltolódik a központ a háromszög. Ezt 0-nak nevezzük. A fázisfeszültségek vektorai önmagukban tetszőleges szögben mozognak egymáshoz képest. A 0'A, 0'B és 0'C fázisfeszültségek eltolódott vektorai nem egyenlőek egymással, 0'A ≠ 0'B ≠ 0'C.
A feszültség mindegyik fázisban 220V, például 190V, 240V és 230V között változik.
Ezt a helyzetet a fázisfeszültségek fázisdiortorzásának nevezik.
Ha a terhelési ellenállás egyenlő, akkor az áthaladó áramok is egyenlők voltak egymással.
Tekintettel arra, hogy a köztük lévő elmozdulás szöge 120 °, geometriai összegük nulla lesz.
Azonban az egyenlőtlenségük miatt, az összegzés eredményeként van egy áram I00 ', amelyet egyenértékű áramnak neveznek. És ennek következtében az U00 feszültség, amelyet az előfeszített feszültségnek neveznek.
A fázisok feszültségeit (fázisfeszültségeket) általában a forrás vonalfeszültségének invarianciája vagy egyenletessége, valamint a fázisfeszültségek jelentős különbsége jellemzi. Azaz, egy egyenlő oldalú háromszögben vektorok a sor feszültségek egy egyenlő oldalú háromszög, ez azt jelenti, hogy az érték az feszültségek háromfázisú feszültségek megfelelő 380 lehetséges értékeit kisebb eltéréseket, amelyek az úgynevezett érvényes.
Jelentősen eltolva a háromfázisú feszültség vektorai, amelyek összekötik a háromszög belsejében lévő pontjait csúcsával, a fázisfeszültségek nagysága és a közöttük lévő nyírószög változik.
A fázis torzításának okai
Feltételesen a fázis torzításának okai külső és belső részekre oszthatók.
A belső okok kapcsolódnak a villamosenergia-fogyasztókhoz, amelyek egyenlőtlenül töltik be a hálózati fázisokat a teljesítmény figyelembevétele nélkül
egyfázisú elektromos vevőkészülékek, ezek befogadásának egyidejűsége,
csatlakoztassa a nagy teljesítményű kétfázisú elektromos vevőket a háztartási műhelyekhez.
A valós életben a fázishoztozás oka a terhelés egyenlőtlensége, nem csak nagyságrendben, hanem a terhelés természetében is.
A terhelés lehet aktív (rezisztív) - (R) vagy reaktív: induktív (L) vagy kapacitív (C).
A fázis-torzítás külső okai hibákhoz vezethetnek
az elosztó hálózatban (például nagyfeszültségű távvezetékekben (LEP)
magas páratartalom és az egyedi fázisok szigetelőinek vagy kisütőinek füzéreinek) vagy erős fogyasztók jelenlétében, amelyek két fázisban vannak jelen; on-line feszültség (például vontatóhálózatok vagy elektromos villamosmotorok fogyasztói).
Emellett az okok kombinálhatók (külső és belső).
A fázis torzulások következményei
A fázis-torzítás következményei a hálózat energiafogyasztásának növekedésében nyilvánulnak meg; az elektromos vevők nem megfelelő működésében, hibás működésük, meghibásodásuk, kivágásuk, biztosíték kiáramlása, szigetelés kopása.
A fáziseltérítés feltételesen negatív következményei három csoportra oszthatók:
1. Az elektromos vevők (készülékek, berendezések) következményei a károsodásukkal, meghibásodásaikkal, kopásukkal, a működési idő csökkenésével.
a) az egyfázisú elektromos vevőkre gyakorolt hatások
Az alacsony feszültség az egyfázisú fogyasztók hibás működését okozza: a világító eszközök gyenge megvilágítása, a fűtőkészülékek hosszabb melegítése, a motorok elhúzódó indítása, a számítógépek hibás működése stb. A nagyfeszültség miatt a villamos vevőkészülékek meghibásodása miatt a szigetelés kopás, a leválasztás a védőeszközök, biztosíték lefúj.
b) a fáziseltolódás hatása a háromfázisú elektromos vevőkészülékekre
A háromfázisú fogyasztók (fogyasztók, hálózati feszültség által táplált fogyasztók) fő részei olyan villamos motorok, amelyek merülő és fekvő szivattyúkat, automatikus kapu hajtásokat, szerszámgépeket stb.
Az ilyen háromfázisú fogyasztók indításának vezérlési és felügyeleti rendszere rendszerint a fázishoz kapcsolódik. Ha a fázisok ferdén vannak, az elektromotor indítóvezérlő rendszere (CPS), amely szabályozza az indítás időtartamát és tényét, instabil, azaz spontán módon kiadja a parancsokat, hogy elindítsa vagy leállítsa. A fázisfeszültség-változás tartományát szigorúan szabályozza a működési dokumentáció (szabályszerűen a megengedett eltérés nem haladhatja meg a névleges érték ± 7,5 ÷ 10% -át). Ha a kiegyensúlyozatlanság meghaladta a megengedett határértéket, akkor a vezérlőrendszer meghibásodik. Amikor a feszültségszint visszaáll, a következő indítás megtörténik, és így tovább.
Ismeretes, hogy egy indukciós motor "indítási" módját a rövidzárlatos (rövidzárlat) üzemmódban az állórész tekercsek rövid idejű működtetése jellemzi. A motor bekapcsolásakor sokkal több energiát fogyaszt, mint üzem közben. Természetesen a gyakori ismételt indítások jelentős szigetelési túlmelegedést okoznak, és jelentősen növelik a hálózati fogyasztást.
Ennek a működési módnak a negatív következményei lehetnek a motor indításának elmulasztása vagy a motor meghibásodása miatt bekövetkező meghibásodások.
2. Az elektromos áramforrások következményei: az energiafogyasztás növekedése, az áramhálózatból táplált áramveszteségek növekedése; ha tápellátását egy autonóm forrása háromfázisú - mechanikai sérülés (kár, hogy a generátor és a meghajtó motor kokszoló tengelyek, injektorok csapágypajzs csapágy), csökkentve a működési időszak a forrás, növelve annak kopását, megnövekedett tüzelőanyag-fogyasztás, olaj, hűtőfolyadék.
3. A fogyasztók biztonsággal kapcsolatos következményei, mivel a szigetelés minőségének romlása a következőkhöz vezethet:
- elektrotravmatizma;
- elektromos vezetékek vagy elektromos vevőkészülékek gyújtása;
valamint a következő költségek növelésével járó következmények:
- villamos energia;
- fogyóeszközök a generátor számára;
- a fáziseltolódás miatt megsérült elektromos vevők javítása;
- olyan új elektromos vevők beszerzése, amelyek a fázis-torzítás miatt kudarcot vallottak.
A fázis torzításának kiküszöbölése
Nem áll rendelkezésre olyan központosított megoldás, amely kiküszöböli a fázisátlóságot, mivel nem lehet minden fogyasztót megkövetelni, hogy egyszerre terhelje meg a terhelést a méret és a természet tekintetében.
Hagyományosan a feszültségstabilizátorokat hagyományosan egy adott feszültség biztosítására használják minden fázisban. A háztartási körülmények között olyan egyfázisú feszültségszabályzókat használnak, amelyek védelmet biztosítanak az egyes elektromos vevőkészülékek vagy kis csoportjuk számára.
Ipari körülmények között háromfázisú feszültségstabilizátorok használatosak, amelyek három egyfázisú feszültségszabályozóból állnak.
Ezek működési elve olyan, hogy reagálnak az eltérítési minden egyfázisú és a feszültség emelni vagy süllyeszteni, hogy a kívánt szintre annak fázisváltó okozó feszültségek a másik két fázis, és hogy ezáltal okoz másodlagos kiegyensúlyozatlan fázis.
A fentiekből kiderül, hogy a háromfázisú feszültségszabályozók valójában nem oldják meg a hozzárendelt feladatot, mivel ők maguk is a háromfázisú rendszer aszimmetriáját okozzák. A fő hátránya mellett a háromfázisú feszültségszabályozók jelentős mennyiségű villamos energiát fogyasztanak, és jelentős karbantartási költségeket igényelnek, mivel alacsony megbízhatóságuk van - mind az elektromechanikus, mind az elektronikus feszültségszabályozók viselnek és gyakran meghibásodtak.
Alternatív technológia
A probléma megoldásához a kiküszöbölése ferdeségét a fázisfeszültségek és egy előre meghatározott fázis feszültség használata szükséges egy olyan technológia, amely lehetővé teszi, hogy kiegyenlítse a feszültség az egyes fázisok külön-külön, és a szimmetrikussá tesz fázist egymással, azaz szimmetrikussá tesz a teljes, három-fázisú rendszerben - simmetriruyuzschy transzformátor.
Ez a készülék sokkal hatékonyabb, nemcsak kevesebb energiát fogyaszt, hanem csökkenti a hálózati fogyasztást a villamos vevőkészülékek számára.
A fázisfeszültségek megváltoztatásának tartománya
Balun lehetővé teszi a 100% terhelés-kiegyensúlyozatlanság, és ferde kiküszöböli a fázis feszültségek az egész tartományban változások, függetlenül az októl csavarás:
(1) az elosztóhálózatban fellépő hibák okozta eltérés a táphálózatban,
(2) a fázikus terhelések egyenetlen eloszlása,
(3) erős fogyasztó kapcsolata,
(4) kombinált okok.
Gyakorlati alkalmazás
A kiegyenlítő transzformátor segítségével megoldott problémák:
• a feszültség torzításának megszüntetése; a hálózat fázisainak egymáshoz viszonyítása.
• A terhelések egyenletes eloszlása fázisok szerint.
• A fázisfeszültségek beállított értéke.
• Háromfázisú hálózat átalakítása egy (két) fázisba:
- galvanikusan elszigetelt
- az ellátóhálózat és a fogyasztó galvanikus leválasztása nélkül;
- a kimeneti feszültség változásával (növelése vagy csökkentése);
• átalakítása a háromfázisú háromvezetékes háromfázisú négyvezetékes hálózat (azaz, a formáció a nullavezető a kapcsolódási fázisban terhelés).
• Képes a háromfázisú teljesítmény legfeljebb 50% -át feltölteni egy fázisból.
• A kevésbé hatékony generátorok használata ugyanazon fogyasztói csoport számára.
• Képes csatlakozni nagyobb teljesítményű elektromos vevőkészülékekhez, amikor autonóm forrásból táplálják őket, vagy korlátozzák az áramfogyasztást a vödörből.
• Szerkezetek és kommunikáció fűtése (vezetékhulladás, csővezetékek fagyasztása stb.).