Hva er symmetrisk og asymmetrisk belastning?

I et normalt fungerende trefase-nettverk er linjespenningene (spenninger mellom hvert par faseledere) like store i størrelse og avviker i fase med 120 grader. Følgelig er fasespenninger (spenninger mellom hver faseleder og en nøytral leder) like store i størrelse og har lignende faseforskjeller.

Som følger av det ovennevnte, er fasevinklene mellom disse spenningene lik hverandre. Dette heter "Symmetrisk trefasespenningssystem".

Hvis du kobler en symmetrisk belastning til et slikt nettverk, det vil si en trefasebelastning hvor strømningene i hver fase er like store i størrelse og fase, vil en slik belastning skape et symmetrisk system med strømmer (med den samme fasevinkelen mellom dem). Dette er mulig forutsatt at det i alle tre faser av lasten er identiske reaktive og aktive motstander, det vil si Za = Zb = Zc.

Derfor viser fasestrømmene seg å være like store i størrelse og i fasevinkelen mellom dem under disse forholdene. Eksempler på symmetriske belastninger: en trefaset induksjonsmotor, tre identiske glødelamper - hver i sin egen fase, en symmetrisk lastet trefasetransformator, etc.

Tenk på et vektordiagram over strømningene til en symmetrisk trefasebelastning. Det er lett å se at den geometriske summen av vektorene i trefasestrømmene forsvinner. Dette betyr at med en symmetrisk belastning vil strømmen til nøytral leder være null, og det er praktisk talt ikke behov for å bruke den.

Hvis du kobler en asymmetrisk belastning til dette trefase-nettverket med et symmetrisk spenningssystem, det vil si en belastning der de komplekse belastningsmotstandene i hver fase er forskjellige (Za ≠ Zb ≠ Zc), vil lasten skape et system med strømmer som vil variere i størrelse og i retning (sammenlignet med gjeldende diagramkarakteristikk for en symmetrisk belastning). Verdiene av disse fasestrømmene finnes i henhold til Ohms lov.

Og da forsvinner ikke den geometriske summen av strømmen, noe som betyr at en vekselstrøm vil finne sted i den nøytrale lederen, så en nøytral leder er nødvendig i dette tilfellet. Eksempler på asymmetriske belastninger: glødelamper med forskjellige kapasiteter i tre faser, asymmetrisk belastet trefasetransformator, belastninger med forskjellige effektfaktorer i tre faser, etc.

Den nøytrale ledningen i dette tilfellet vil sikre bevaring av fasespenningssymmetri til tross for at belastningen er asymmetrisk. Det er grunnen til at et firetrådsnett tillater inkludering av enfase-forbrukere av forskjellige kapasiteter og impedansens natur i forskjellige faser. Kretsen for hver lastede fase vil være under fasespenningen til generatoren, uavhengig av forskjellen i belastninger mellom fasene.

Her er et vektordiagram over en asymmetrisk belastning. Det er lett å se i diagrammet at på grunn av tilstedeværelsen av en nøytral ledning representerer strømmen i den den geometriske summen av strømvektorene i hver fase, mens fasespenningene ikke opplever forvrengning, noe som absolutt ville oppstått hvis det ikke hadde vært noen nøytral ledning med en asymmetrisk belastning.

Hvis nøytraltråden av en eller annen grunn går i stykker under tilførselen av en ubalansert belastning, vil det være en kraftig forvrengning av spenningene og strømningene i trefase-nettverket, noe som kan føre til en ulykke.

Forvrengningen vil skje i dette tilfellet fordi de tre belastningskretsene som leveres av trefasekilden, sammen med den indre motstanden til kilden, danner tre kretser med forskjellig impedans, hvor spenningsfallet ved hver av dem vil være forskjellig og spenningssystemet i trefase-nettverket derfor vil slutte å være symmetrisk.Se mer om dette her:Årsaker og konsekvenser av null ledningsbrudd i strømnettet

Comments

[#1 Nicholas]

Det er nesten umulig å skape den samme fasebelastningen. I følge eksperimentelle data, selv i kabelnettverk i Moskva og St. Petersburg, hvor inngangene til store boligbygg er som regel trefase, er fasebelastningene forskjellige med 20-25% eller mer, spesielt i hus med elektriske ovner.

Ubalanserte belastninger forårsaker en nøytral skjevhet og ekstra spenningsavvik i individuelle faser av nettverket i forskjellige (positive og negative) retninger. Når man husker at alle spenningsregulerende midler, som regel, påvirker alle tre faser i det elektriske nettet, for å sikre at spenningsavvik fra strømmottakere ikke overskrider akseptable grenser, må man fokusere på enten tilsvarende økte belastninger, eller tilsvarende reduserte tillatte spenningstap .

Størrelsen på asymmetrien blir oppdaget ved mange og lange målinger på forskjellige punkter i nettverket, og etter matematisk prosessering blir korreksjonsfaktorer introdusert i beregningsformlene, som deretter tillater beregning av spenningstapene, som for et nettverk med en jevn fasebelastning.

Ja, og med en asymmetrisk belastning, består faseavvikene til spenningen av to komponenter - avvik som tilsvarer den jevn belastede nettverksmodusen, og avvik bestemt av asymmetriske belastninger.