Hvad er symmetrisk og asymmetrisk belastning?

I et normalt fungerende trefaset netværk er linjespændingerne (spændinger mellem hvert par faseledere) lige store i størrelse og afviger i fase med 120 grader. I overensstemmelse hermed er fasespændinger (spændinger mellem hver faseleder og en neutral leder) lige stor i størrelse og har lignende faseforskelle.

Som det følger af ovenstående, er fasevinklerne mellem disse spændinger lig med hinanden. Dette kaldes "Symmetrisk trefasespændingssystem".

Hvis du forbinder en symmetrisk belastning til et sådant netværk, det vil sige en trefasebelastning, hvor strømningerne i hver fase er lige store i størrelse og fase, vil en sådan belastning skabe et symmetrisk system med strømme (med den samme fasevinkel imellem dem). Dette er muligt, forudsat at der i alle tre faser af belastningen er identiske reaktive og aktive modstande, dvs. Za = Zb = Zc.

Derfor viser det sig, at fasestrømmene er lige store og i fasevinklen imellem dem under disse forhold. Eksempler på symmetriske belastninger: en trefaset induktionsmotor, tre identiske glødelamper - hver i sin egen fase, en symmetrisk belastet trefasetransformator osv.

Overvej et vektordiagram over strømningerne i en symmetrisk trefasebelastning. Det er let at se, at den geometriske sum af vektorerne i trefasestrømmene forsvinder. Dette betyder, at med en symmetrisk belastning vil strømmen for den neutrale leder være nul, og der er praktisk taget ikke behov for at bruge den.

Hvis du forbinder en asymmetrisk belastning til dette trefaset netværk med et symmetrisk spændingssystem, det vil sige en belastning, hvor de komplekse belastningsmodstander i hver fase er forskellige (Za ≠ Zb ≠ Zc), vil belastningen skabe et system med strømme, der vil variere i størrelse og i retning (sammenlignet med det aktuelle diagram, der er karakteristisk for en symmetrisk belastning). Værdierne for disse fasestrømme findes i henhold til Ohms lov.

Og så forsvinder den geometriske sum af strømmen ikke, hvilket betyder, at en vekselstrøm finder sted i den neutrale leder, så en neutral leder er nødvendig i dette tilfælde. Eksempler på asymmetriske belastninger: glødelamper med forskellige kapaciteter i tre faser, asymmetrisk belastet trefasetransformator, belastninger med forskellige effektfaktorer i tre faser osv.

Den neutrale ledning i dette tilfælde vil sikre bevarelsen af ​​fasespændingssymmetri til trods for, at belastningen er asymmetrisk. Det er grunden til, at et firetrådsnetværk tillader integration af enfaseforbrugere af forskellige kapaciteter og arten af ​​impedansen i forskellige faser. Kredsløbet for hver belastet fase vil være under generatorens fasespænding, uanset forskellen i belastninger mellem faserne.

Her er et vektordiagram over en asymmetrisk belastning. På diagrammet er det let at se, at på grund af tilstedeværelsen af ​​en neutral ledning repræsenterer strømmen i den geometriske sum af strømfektorerne i hver fase, mens fasespændingerne ikke oplever forvrængning, hvilket bestemt ville være opstået, hvis der ikke havde været nogen neutral ledning med en asymmetrisk belastning.

Hvis den neutrale ledning af en eller anden grund går i stykker under tilførslen af ​​en ubalanceret belastning, vil der være en skarp forvrængning af spændingen og strømmen i trefaset netværket, hvilket kan føre til en ulykke.

Forvrængningen vil ske i dette tilfælde, fordi de tre belastningskredsløb, der leveres af trefasekilden, sammen med den indre modstand af kilden, danner tre kredsløb med forskellig impedans, hvor spændingsfaldet ved hver af dem vil være forskelligt, og spændingssystemet i trefasets netværk derfor ophører med at være symmetrisk.Se mere om dette her:Årsager og konsekvenser af et nul ledningsbrud i lysnettet

Comments

[#1 Nicholas]

Det er næsten umuligt at skabe den samme fasebelastning. Ifølge eksperimentelle data, selv i kabelnetværk i Moskva og Skt. Petersborg, hvor input til store boligbygninger som regel er trefaset, er fasebelastningerne forskellige med 20-25% eller mere, især i huse med elektriske brændeovne.

Ubalancerede belastninger forårsager en neutral bias og yderligere spændingsafvigelser i individuelle faser af netværket i forskellige (positive og negative) retninger. Når man tænker på, at alle spændingsregulerende midler som regel påvirker alle tre faser i det elektriske netværk, for at sikre, at spændingsafvigelser fra strømmodtagere ikke overskrider acceptabelt grænser, skal man fokusere på enten tilsvarende øgede belastninger eller tilsvarende reduceret tilladte spændingstab .

Størrelsen af ​​asymmetrien detekteres ved adskillige og lange målinger på forskellige netværkspunkter, og efter matematisk bearbejdning indføres korrektionsfaktorer i beregningsformlerne, som derefter tillader beregning af spændingstabet, som for et netværk med en ensartet fasebelastning.

Ja, og med en asymmetrisk belastning består fasespændingsafvigelser af to komponenter - afvigelser svarende til den ensartede belastede netværkstilstand og afvigelser bestemt af asymmetriske belastninger.