Τι είναι συμμετρικό και ασύμμετρο φορτίο;

Σε ένα τριφασικό δίκτυο που λειτουργεί κανονικά, οι γραμμικές τάσεις (τάσεις μεταξύ κάθε ζεύγους αγωγών φάσης) είναι ίσες σε μέγεθος και διαφέρουν στη φάση κατά 120 μοίρες. Συνεπώς, οι τάσεις φάσης (τάσεις μεταξύ κάθε αγωγού φάσης και του ουδέτερου αγωγού) είναι ίσες σε μέγεθος και έχουν παρόμοιες διαφορές φάσης.

Όπως προκύπτει από τα παραπάνω, οι γωνίες φάσης μεταξύ αυτών των τάσεων είναι ίσες μεταξύ τους. Αυτό ονομάζεται "Σύστημα τριφασικού συστήματος συμμετρίας".

Εάν συνδέσετε ένα συμμετρικό φορτίο σε ένα τέτοιο δίκτυο, δηλαδή ένα τριφασικό φορτίο στο οποίο τα ρεύματα κάθε φάσης είναι ίσα σε μέγεθος και φάση, τότε ένα τέτοιο φορτίο θα δημιουργήσει ένα συμμετρικό σύστημα ρευμάτων (με την ίδια γωνία φάσης μεταξύ τους). Αυτό είναι εφικτό υπό τον όρο ότι και στις τρεις φάσεις του φορτίου υπάρχουν πανομοιότυπες αντιδραστικές και ενεργές αντιστάσεις, δηλαδή, Za = Zb = Zc.

Επομένως, τα ρεύματα φάσης αποδεικνύονται ίσα σε μέγεθος και στη γωνία φάσης μεταξύ αυτών υπό αυτές τις συνθήκες. Παραδείγματα συμμετρικών φορτίων: τριφασικός επαγωγικός ηλεκτροκινητήρας, τρεις πανομοιότυποι λαμπτήρες πυρακτώσεως - ο καθένας στη δική του φάση, ένας συμμετρικά φορτισμένος τριφασικός μετασχηματιστής κλπ.

Εξετάστε ένα διανυσματικό διάγραμμα των ρευμάτων ενός συμμετρικού τριφασικού φορτίου. Είναι εύκολο να δούμε εδώ ότι το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων των τριφασικών ρευμάτων εξαφανίζεται. Αυτό σημαίνει ότι με ένα συμμετρικό φορτίο, το ρεύμα του ουδέτερου αγωγού θα είναι μηδέν, και πρακτικά δεν υπάρχει ανάγκη χρήσης του.

Εάν συνδέσετε ένα ασυμμετρικό φορτίο σε αυτό το τριφασικό δίκτυο με ένα συμμετρικό σύστημα τάσης, δηλαδή ένα φορτίο στο οποίο οι σύνθετες αντιστάσεις φορτίου σε κάθε φάση είναι διαφορετικές (Za ≠ Zb ≠ Zc), τότε το φορτίο θα δημιουργήσει ένα σύστημα ρευμάτων που θα διαφέρουν σε μέγεθος και σε κατεύθυνση (σε σύγκριση με το τρέχον διάγραμμα που είναι χαρακτηριστικό ενός συμμετρικού φορτίου). Οι τιμές αυτών των ρευμάτων φάσης μπορούν να βρεθούν σύμφωνα με το νόμο του Ohm.

Και τότε το γεωμετρικό άθροισμα των ρευμάτων δεν θα μετατραπεί στο μηδέν, πράγμα που σημαίνει ότι ένα εναλλασσόμενο ρεύμα θα λάβει χώρα στον ουδέτερο αγωγό, οπότε σε αυτή την περίπτωση είναι απαραίτητος ένας ουδέτερος αγωγός. Παραδείγματα ασύμμετρων φορτίων: λαμπτήρες πυρακτώσεως διαφορετικής χωρητικότητας σε τρεις φάσεις, ασύμμετρα φορτισμένος τριφασικός μετασχηματιστής, φορτία με διαφορετικούς συντελεστές ισχύος σε τρεις φάσεις κ.λπ.

Το ουδέτερο σύρμα σε αυτή την περίπτωση θα διασφαλίσει τη διατήρηση της συμμετρίας τάσης φάσης παρά το γεγονός ότι το φορτίο είναι ασύμμετρο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα δίκτυο τεσσάρων καλωδίων επιτρέπει την ενσωμάτωση μονοφασικών καταναλωτών διαφορετικών δυνατοτήτων και τη φύση της σύνθετης αντίστασης σε διαφορετικές φάσεις. Το κύκλωμα κάθε φορτισμένης φάσης θα βρίσκεται κάτω από την τάση φάσης της γεννήτριας, ανεξάρτητα από τη διαφορά φορτίων μεταξύ των φάσεων.

Εδώ είναι ένα διανυσματικό διάγραμμα ενός ασύμμετρου φορτίου. Είναι εύκολο να δούμε στο διάγραμμα ότι, λόγω της παρουσίας ενός ουδέτερου σύρματος, το ρεύμα σε αυτό αντιπροσωπεύει το γεωμετρικό άθροισμα των σημερινών διανυσμάτων κάθε φάσης, ενώ οι τάσεις φάσης δεν παρουσιάζουν στρεβλώσεις, πράγμα που ασφαλώς θα προέκυπτε αν δεν υπήρχε ουδέτερο σύρμα με ασύμμετρο φορτίο.

Εάν για κάποιο λόγο το ουδέτερο σύρμα σπάσει κατά την παροχή ενός μη ισορροπημένου φορτίου, τότε θα υπάρξει έντονη παραμόρφωση των τάσεων και των ρευμάτων του τριφασικού δικτύου, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ατύχημα.

Η παραμόρφωση θα συμβεί σε αυτή την περίπτωση επειδή τα τρία κυκλώματα φορτίου που τροφοδοτούνται από την τριφασική πηγή μαζί με την εσωτερική αντίσταση της πηγής σχηματίζουν τρία κυκλώματα διαφορετικής σύνθετης αντίστασης, η πτώση τάσης σε κάθε μία από τα οποία θα είναι διαφορετική και το σύστημα τάσης του τριφασικού δικτύου θα παύσει να είναι συμμετρικό.Δείτε περισσότερα για αυτό εδώ:Αιτίες και συνέπειες ενός σπασμένου μηδενικού σύρματος στο δίκτυο

Comments

[#1 Νικολάι]

Είναι σχεδόν αδύνατο να δημιουργηθεί το ίδιο φορτίο φάσης. Σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα, ακόμη και στα καλωδιακά δίκτυα στη Μόσχα και την Αγία Πετρούπολη, όπου οι εισροές σε μεγάλα κτίρια κατοικιών είναι, κατά κανόνα, τριφασικές, τα φορτία φάσης διαφέρουν κατά 20-25% ή περισσότερο, ειδικά σε σπίτια με ηλεκτρικές σόμπες.

Τα μη ισορροπημένα φορτία προκαλούν ουδέτερη μεροληψία και επιπρόσθετες αποκλίσεις τάσης σε μεμονωμένες φάσεις του δικτύου σε διαφορετικές (θετικές και αρνητικές) κατευθύνσεις. Λαμβάνοντας υπόψη ότι όλα τα μέσα ρύθμισης της τάσης επηρεάζουν κατά κανόνα και τις τρεις φάσεις του ηλεκτρικού δικτύου, προκειμένου να διασφαλιστεί ότι οι αποκλίσεις τάσης από τους δέκτες ισχύος δεν υπερβαίνουν τα επιτρεπόμενα όρια, πρέπει να επικεντρωθεί είτε στα αντίστοιχα αυξημένα φορτία είτε στις αντίστοιχες μειωμένες επιτρεπόμενες απώλειες τάσης .

Το μέγεθος της ασυμμετρίας ανιχνεύεται με πολυάριθμες και μακρές μετρήσεις σε διάφορα σημεία του δικτύου και μετά από μαθηματική επεξεργασία εισάγονται συντελεστές διόρθωσης στους τύπους υπολογισμού, οι οποίοι στη συνέχεια επιτρέπουν τον υπολογισμό της απώλειας τάσης, όπως για ένα δίκτυο με ομοιόμορφο φορτίο φάσης.

Ναι, και με ασύμμετρο φορτίο, οι αποκλίσεις τάσης φάσης αποτελούνται από δύο συνιστώσες - αποκλίσεις που αντιστοιχούν στη λειτουργία δικτύου ομοιόμορφα φορτωμένες και αποκλίσεις που καθορίζονται από ασυμμετρικά φορτία.