Перекос фаз в трехфазной сети как определить: что это такое, причины, последствия, защита

что это такое, причины, последствия, защита

Самая распространенная проблема, порождающая массу деструктивных последствий – перекос фаз в трехфазной сети (до 1,0 кВ) с глухозаземленной нейтралью. При определенных условиях такое явление может вывести из строя электрические приборы и создать угрозу для жизни. Учитывая актуальность проблемы, будет полезным узнать, что представляет собой несимметрия токов и напряжений, а также причины ее возникновения. Это позволит выбрать наиболее оптимальную стратегию защиты.

Что такое перекос фаз?

Данный термин используется для описания состояния сети, при котором возникают неравномерные нагрузки между фазами, что приводит к возникновению перекоса. Если составить векторную диаграмму идеальной трехфазной сети, то она будет выглядеть так, как показано на рисунке ниже.

Диаграмма напряжений в идеальных трехфазных сетях

Как видно из рисунка, в данном случае равны как линейные напряжения (АВ=ВС=СА=380,0 В), так и фазные (АN=ВN=СN=220,0 В). К сожалению, на практике добиться такого идеального равенства нереально. То есть, линейные напряжения сети, как правило, совпадают, в то время как в фазных наблюдаются расхождения. В некоторых случаях они могут превысить допустимый предел, что приведет к возникновению аварийной ситуации.

Пример диаграммы напряжений при возникновении перекоса

Допустимые нормы значений перекоса

Поскольку в трехфазных сетях предотвратить и полностью устранить перекосы невозможно, существуют нормы несимметрии, в которых установлены допустимые отклонения. В первую очередь это ГОСТ 13109 97, ниже приведена вырезка из него (п. 5.5), чтобы избежать разночтения документа.

Нормы несимметрии напряжения  ГОСТ 13109-97

Поскольку, основная причина перекоса фаз напрямую связана с неправильным распределением нагрузок, существуют нормы их соотношения, прописанные в СП 31 110. Вырезку из этого свода правил также приведем в оригинале.

Вырезка из СП 31-110 (п 9.5)

Здесь необходимы пояснения в терминологии. Для описания несимметрии используются три составляющих, это прямая, нулевая и обратная последовательность. Первая считается основной, она определяет номинальное напряжение. Две последние можно рассматривать в качестве помех, которые приводят к образованию в цепях нагрузки соответствующих ЭДС, которые не участвуют в полезной работе.

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Как уже упоминалось выше, данное состояние электросети чаще всего вызвано неравномерным подключением нагрузки на фазы и обрывом нуля. Чаще всего это проявляется в сетях до 1, кВ, что связано с особенностями распределения электроэнергии, между однофазными электроприемниками.

Обмотки трехфазных силовых трансформаторов подключаются «звездой». Из места соединения обмоток отводится четвертый провод, называемый нулевым или нейтралью. Если происходит обрыв нулевого провода, то в сети возникает несимметрия напряжений, причем перекос напрямую будет зависеть от текущей нагрузки. Пример такой ситуации приведен ниже. В данном случае RН это сопротивления нагрузок, одинаковые по значению.

Перекос фаз, вызванный обрывом нейтрали

В данном примере напряжение на нагрузке, подключенной к фазе А, превысит норму и будет стремиться к линейному, а на фазе С упадет ниже допустимого предела. К подобной ситуации может привести перекос нагрузки, выше установленной нормы. В таком случае напряжение на недогруженных фазах повысится, а на перегруженных упадет.

К перекосу напряжений также приводит работа сети в неполнофазном режиме, когда происходит замыкание фазного провода на землю. В аварийных ситуациях допускается эксплуатация сети в таком режиме, чтобы обеспечить электроснабжение потребителям.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать три основные причины перекоса фаз:

  1. Неравномерная нагрузка на линии трехфазной сети.
  2. При обрыве нейтрали.
  3. При КЗ одного из фазных проводов на землю.

Несимметрия в высоковольтных сетях

Вызвать подобное состояние в сети 6,0-10,0 кВ иногда может подключенное к ней оборудование, в качестве характерного примера можно привести дугоплавильную печь. Несмотря на то, что она не относится к однофазному оборудованию, управление тока дуги в ней производится пофазно. В процессе плавки также могут возникнуть несимметричные КЗ. Учитывая, что существуют дугоплавильные установки запитывающиеся от напряжения 330,0 кВ, то можно констатировать, что и в данных сетях возможен перекос фаз.

В высоковольтных сетях перекос фаз может быть вызван конструктивными особенностями ЛЭП, а именно, разным сопротивлением в фазах. Чтобы исправить ситуацию выполняется транспозиция фазных линий, для этого устанавливаются специальные опоры. Эти дорогостоящие сооружения не отличаются особой прочностью. Такие опоры не особо стремятся устанавливать, предпочитая пожертвовать качеством электроэнергии, чем надежностью ЛЭП.

Опасность и последствия

Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях. К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии. В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.

При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.

Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:

  1. Отклонение фазного напряжения. В зависимости от распределения нагрузок возможно два варианта:
  • Напряжение выше номинального. В этом случае большинство электрических устройств, оставленных включенными в бытовые розетки, с большой вероятностью выйдут из строя. При срабатывании защиты результат будет менее трагическим.
  • Напряжение падает ниже нормы. Увеличивается нагрузка на электродвигатели, происходит падение мощности электромашин, растут пусковые токи. Наблюдаются сбои в работе электроники, устройства могут отключиться и не включаться пока перекос не будет устранен.
  1. Увеличивается потребление электричества оборудованием.
  2. Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
  3. Снижается ресурс техники.

Не следует забывать, что перекос может создать угрозу для жизни. При превышении номинального напряжения вероятность КЗ в проводке не велика, при условии, что она не ветхая, а кабель подобран правильно. Более опасны в этом случае электроприборы, подключенные к сети. Когда появляется перекос, может произойти КЗ на корпус или возгорания электроприбора.

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Наиболее простой, но, тем не менее, эффективный способ минимизировать негативные последствия описанного выше отклонения — установить реле контроля фаз. С внешним видом такого устройства и примером его подключения (в данном случае после трехфазного счетчика), можно ознакомиться ниже.

Реле контроля фаз (А) и пример схемы его подключения (В)

Данный трехфазный автомат может обладать следующими функциями:

  1. Производить контроль амплитуды электротока. Если параметр выходит за установленные границы, нагрузка отключается от питания. Как правило, диапазон срабатывания прибора можно настраивать в соответствии с особенностями сети. Данная опция имеется у всех приборов данного типа.
  2. Проверка очередности подключения фаз. Если чередование неправильное питание отключается. Данный вид контроля может быть важен для определенного оборудования. Например, при подключении трехфазных асинхронных электромашин от этого зависит, в какую сторону будет происходить вращение вала.
  3. Проверка обрыва на отдельных фазах, при обнаружении такового нагрузка отключается от сети.
  4. Функция отслеживает состояние сети, как только появляется перекос, происходит срабатывание.

Совместно с реле контроля фаз можно использовать трехфазные стабилизаторы напряжения, с их помощью можно несколько улучшить качество электроэнергии. Но данный вариант не отличается эффективностью, поскольку такие приборы сами могут взывать нарушение симметрии, помимо этого на стабилизаторах возникают потери.

Лучший способ симметрировать фазы – использовать для этой цели специальный трансформатор. Этот вариант выравнивания фаз может дать результаты, как при неправильном распределении однофазных нагрузок на автономный 3-х фазный генератор электроэнергии, так и в более серьезных масштабах.

Защита в однофазной сети

В данном случае повлиять на внешние проявления системы электроснабжения не представляется возможным, например, если фазы перегружены, потребители электроэнергии не могут исправить ситуацию. Все, что можно сделать, это обезопасить электрооборудование путем установки реле напряжения и однофазного стабилизатора.

Имеет смысл установить общее стабилизирующее устройство на всю квартиру или дом. В этом случае необходимо высчитать максимальную нагрузку, после этого добавить запас 15-20%.. Это запас на будущее, поскольку со временем количество электрооборудования может увеличиться.

Совсем не обязательно подключать к стабилизатору сети все оборудование, некоторые виды приборов (например, электропечи или бойлеры), могут быть подключены к реле напряжения (через АВ)  напрямую. Это позволит сэкономить, поскольку устройства меньшей мощности стоят дешевле.

Перекос фаз. Причины возникновения и устранение. Защита

В трехфазной электрической сети на каждой фазе должно быть одно и то же напряжение, с допустимым отклонением. Если напряжение распределено по фазам неравномерно, то возникает перекос фаз. В результате такого явления в промышленном оборудовании (электродвигатели, трансформаторы) происходит значительное уменьшение мощности. В бытовых условиях такой перекос между фазами может привести к неисправностям электрических устройств и других потребителей энергии.

Когда электрические устройства подключены на одну фазу, то есть риск возникновения перекоса между фазами. Чтобы не допускать нарушения снабжения электрической энергией, необходимо разобраться в том, от чего возникает такое отрицательное явление.

Причины возникновения

Существуют разные причины перекоса по напряжению между фазами. Основной популярной причиной стало неравномерное и неграмотное распределение нагрузки по фазам сети. При появлении перекоса на участке с трехфазным питанием, можно говорить о том, что некоторые фазы эксплуатируются с чрезмерной нагрузкой, а третья фаза нагружена незначительно.

Чаще всего однофазные нагрузки в виде бытовых электрических устройств подключают на одну фазу. Поэтому перекос фаз появляется при одновременном запуске нескольких мощных устройств. Начальными признаками перекоса являются работающие бытовые приборы, у которых заметно снизилась мощность, либо они совсем отключились. При этом приборы освещения стали выдавать тусклый свет, а лампы дневного света при этом мерцают.

Для более точного определения того, есть ли перекос фаз, нужно вызвать специалиста, и на месте провести тщательную проверку. Только путем проведения измерений можно выявить разницу в напряжении на разных фазах.

Последствия и опасность

Главная опасность этого явления состоит в некорректной работе бытовых устройств, и возникновения возможности выхода их из строя. Максимальная часть отрицательных последствий приходится на разные виды электрических двигателей, установленных в различной бытовой технике.

Отрицательные факторы влияния перекоса фаз делятся на три вида:
  1. Возникновение неисправностей подключенных электрических устройств, оборудования и приборов, снижение их срока эксплуатации.
  2. Неисправности источников электроэнергии: повреждения, повышение расхода энергии, снижение срока службы источника.
  3. Негативные факторы для потребителей энергии: повышение затрат на оплату электроэнергии, вероятность получения травм, необходимость проведения ремонта и обслуживания электрооборудования.

Если перекос фаз образовался на автономной отдельной электростанции, то потребление топлива и смазочных материалов в этом случае существенно повысится, а генератор может выйти из строя. Если на одной фазе напряжение выше, чем на двух других фазах, то нарушается электробезопасность, что может привести к возгоранию электропроводки и оборудования.

В результате видно, что последствия этого отрицательного явления существенные, их устранение и решение может привести к значительному материальному ущербу. Для предотвращения таких негативных ситуаций, необходимо заблаговременно принять соответствующие меры.

Способы защиты

Для нормальной эксплуатации трехфазной сети, а также чтобы напряжение на отдельной фазе соответствовала номинальному значению, необходимо применять специальные приборы и устройства. Обычно для этого подключают стабилизатор напряжения.

В быту применяются однофазные исполнения, способные защитить электрооборудование. В производственных условиях используется 3-фазный стабилизатор, включающий в себя три однофазных устройства. Однако полностью устранить фазные перекосы эти приборы не способны, так как они выравнивают напряжение в одной фазе.

Иногда такие устройства сами создают условия для неравномерного распределения электроэнергии. Эта проблема может решиться только с помощью специальных технологий, выравнивающих напряжение между всеми фазами.

Существует несколько способов защиты:
  • Использование устройств, выравнивающих нагрузку по фазам в автоматическом режиме.
  • Создание проекта снабжения электрической энергией объекта с учетом предполагаемых значений нагрузок.
  • Изменение электрической схемы цепи с учетом мощности потребителей.
  • Подключение специального реле, которое будет контролировать величину напряжения на фазах, и отключать питание при выявлении несимметрии.

Такими методами можно защитить электрические устройства от неисправностей, и исключить перекос напряжения.

Симметрирующий трансформатор

Чтобы предотвратить перекос напряжений между фазами и поддерживать определенное значение фазного напряжения, следует применять специальную технологию, позволяющую выравнивать значение напряжения не отдельно на некоторой фазе, а обеспечивать симметричность всех трех фаз, то есть всю трехфазную сеть. Такая альтернативная технология реализована в симметрирующем трансформаторе.

Диапазон измерений
Такой инновационный прибор может работать при 100-процентном перекосе напряжения и способен устранить фазный перекос напряжений в широком интервале их изменений, при любых причинах возникновения этого негативного явления:
  • Перекос во входной сети пинания, возникший вследствие повреждений распределительной сети.
  • Неравномерное разделение нагрузок между фазами.
  • Включение в работу мощного устройства.
  • Смешанные причины перекоса.
Практическое использование
Задачами, разрешаемыми путем включения в работу симметрирующего трансформатора, являются:
  • Равномерное распределение потребителей между фазами.
  • Устранение перекоса фазных напряжений (выравнивание всех фаз между собой в трехфазной сети).
  • Поддержание заданного значения напряжения на каждой фазе.
  • Преобразование трехфазной электрической сети питания в 1-фазную сеть:
    — с гальванической развязкой сети питания и потребителя электроэнергии;
    — без гальванической развязки;
    — с изменением (повышением или снижением) напряжения на его выходе.
  • Преобразование трехфазной сети, состоящей из трех проводов, в трехфазную сеть с четырьмя проводами (создание рабочего нулевого провода для возможности подсоединения нагрузки на фазу).
  • Возможность получения 50% 3-фазной мощности с одной фазы.
  • Применение генераторов с меньшей мощностью для такой же группы потребителей.
  • Включение в работу более мощных нагрузок при ограничениях на допустимую мощность из общей государственной сети, либо при работе от автономного источника.
  • Во время промерзания трубопроводов или обледенения проводов возможен отогрев этих коммуникаций, а также другого оборудования.
Допустимые нормы на перекос фаз

Основным рабочим документом, регламентирующим качество электрической энергии, и нормы несимметрии в трехфазной сети считается ГОСТ13109-97, а допускаемое отклонение нагрузок определяется по документу СП31-110, в котором для вводно-распределительных устройств допускаются разница величины нагрузок между фазами не более 15%, а для распределительных щитов – не более 30%.

Похожие темы:

Нормы на перекос фаз

Перекос фаз явление в электротехнике встречающееся довольно часто. Практики хорошо знакомы с ним и знают его последствия. А вот причина негативных его проявлений далеко не всем понятна.

Кабельная линия, проверка на перекос фаз

Сначала давайте определимся в терминах.  Речь идет о разнице напряжений, между фазами в трехфазной сети или фазными и нулевым проводником в той же трехфазной цепи. Под перекосом мы будем понимать различие этих напряжений.

Напомним, что любая трехфазная цепь может быть выполнена с «глухо заземлённой нейтралью» либо с «изолированной нейтралью». Первая имеет три фазных проводника и, так называемый, нулевой провод. Вторая только три фазных проводника. Соответственно, потребители в первой цепи могут быть соединены как в треугольник, так и на звезду. Во второй только в треугольник. В сети 380/220 В с глухо заземлённой нейтралью потребители, в подавляющем большинстве случаев, подключены по схеме «звезда». Это относится как к асинхронным двигателям, так и к «осветительным нагрузкам». О таких случаях мы будем вести речь в дальнейшем. Сделаем одно замечание. Сопротивление питающих линий является конечным, носит омический характер и должно учитываться при расчете трехфазной цепи.

Так называемый перекос фаз, является отклонением от нормальной разницы между мгновенными значениями линейных напряжений, либо результатом изменения фазового угла между линейными напряжениями. Последний случай можно исключить из рассмотрения, так как он встречается крайне редко.

Когда мы определились с терминами можно перейти к рассмотрению вопроса по существу. И тут становиться всё просто. Предположим, что все нагрузки у нас осветительные. Под этим термином понимают активные нагрузки, например в виде ламп накаливания. Ещё, предположим, что к одной из фаз подключено лампочек значительно больше чем к остальным. Токи, протекающие через них, по законам Кирхгофа будут протекать не только через нулевой проводник но, и через других потребителей. В результате падение напряжения на потребителях других фаз неизбежно вырастет. Это и вызывает перекос фаз.

Щит электрический, питающий кабель, проверка на перекос фаз

Все это можно объяснить и через напряжения. Большой ток одной из фаз создает небольшое, но вполне реальное падение напряжения в нулевом проводе. Это напряжение сдвинуто на угол 120о относительно других фаз. Поэтому напряжение, приложенное к их нагрузкам, является суммой фазного напряжения и напряжения на нулевом проводе.

Крайним случаем перекоса фаз является однофазное замыкание на «землю». В этом случае токи короткого замыкания будут протекать и через потребителей, питающихся от двух других фаз что, неизбежно, вызовет перенапряжение в них.

Ещё одним из случаев того же порядка является обрыв нулевого провода. При этом также нарушается баланс токов в нагрузках. Напряжения в сети могут изменяться крайне непредсказуемо, в зависимости от величины  нагрузки на каждую из фаз. Практики знают, что напряжения в бытовых розетках, в этих условиях могут достигать даже линейных значений. Ещё перекос фаз возникает при обрыве одного из фазных проводников. Такой режим называется неполнофазным.

В любом случае перекос фаз ведёт к экономическим потерям, связанным с протеканием токов в нулевом проводнике. В теоретических основах электротехники (ТОЭ) для таких расчётов вводят понятия токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Ещё раз. Существенное увеличение тока одной из фаз трехфазной сети, потребители которой соединены в звезду, незамедлительно ведёт за собой увеличение напряжения на нагрузках других фазных проводов. При этом напряжение перегруженной фазы относительно нулевого провода понижается. Чем это чревато? У ламп накаливания значительно сокращается срок службы либо светоотдача, у асинхронных двигателей, подключенных к такой сети, ухудшается КПД. В конце концов, повышенное напряжение может вывести из строя электронные приборы.

Ещё одно негативное явление это появление гармоник высших порядков при питании различных электрических машин от несбалансированной сети. Речь идет о двигателях, трансформаторах и генераторах. Это связанно с процессами, протекающими в их магнитопроводах.  Гармоники высших порядков часто вызывают сбои в работе электронного оборудования. Поэтому при проектировании электрических сетей необходимо равномерно распределять нагрузки по фазам. Своды правил по проектированию считают предельным разброс нагрузок в 30% в распределительных щитках, а для вводных распредустройств 15%.

Какие требования предъявляются к перекосу фаз нормативными документами? Основным документом, определяющим качество электроэнергии, является ГОСТ 13109-97. Его требования выражаются в терминах нулевых и обратных последовательностей. Не уверены, что стоит грузить читателя столь сложными материями.

Конечно, выявить перекос фаз не сложно с помощью простейших приборов не прибегая к посторонней помощи. Но провести анализ причин перекоса фаз, выработать конкретные рекомендации по его устранению могут только профессиональные специалисты. Наша электролаборатория выполняет любые электротехнические измерения. Мы прошли государственную аккредитацию и имеем соответствующие документы.  Мы с радостью поможем решить ваши проблемы.

Похожие статьи

Поддержите наш проект, поделитесь ссылкой!

Какие нормы на перекос фаз?

Электролаборатория » Вопросы и ответы » Какие нормы на перекос фаз?

Настоятельно рекомендуем избегать перекоса фаз на строящихся объектах, и особенно на объектах, которые реконструируются. Очень просто этого избежать ещё на стадии проектирования, когда проектировщик исходя из данных мощностей электрооборудования, распределяет нагрузки равномерно. Бывают случаи, когда расчёты оказываются неверными по тем или иным причинам и происходит перекос фаз. Нужно очень внимательно следить за соблюдением нормативных  документов для исключения аварийных ситуаций.

Баланс нагрузок между фазными проводниками питающей сети зданий общественного назначения должно быть распределено таким образом, чтобы соотношение между токами наиболее загруженных и наименее загруженных фазных проводников не выходило за пределы 30% в распределительных щитах или щитках и 15% в панелях ВРУ. Прочитать данный норматив вы можете в СП 31-110, редакции 2003 года, пункт 9.5.

Так-же рекомендуем Вам ознакомиться с ГОСТ 13109-97 — О КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРО ЭНЕРГИИ, п.п 5.5. В этом пункте говорится о несимметрии напряжений (в простонародии «перекос фаз») характеризующиеся следующими показателями: 1. коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности; 2. коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности. Допустимые значения коэффициента несимметрии напряжений равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Это касается всех, кто не доволен низким напряжение в сети, в следствии чего, горение светильников происходит в пол накала, скачками напряжения выражающимися кратковременными вспышками тех-же светильнов. Эти признаки очень часто встречаются в дачных кооперативах, садовых товариществах и деревнях. Если вас тревожат данные проблемы обращайтесь в электролабораторию и мы поможем их решить.

Основным и практически единственным способом проверить и определить перекос фаз является измерение токов на фазных проводниках в ВРУ или распределительных щитах. Данное измерение проводится токовыми клещами, например, наши инженеры пользуются цифровыми клещами токоизмерительными CMP-1. Они точные и очень удобны своим маленьким размером, позволяющим подлезть к любому проводнику в стеснённых условиях. Необходимо при максимально полной нагрузке измерить протекающий ток и сравнить показания. Эти показания не должны отличаться на 15% в ВРУ и на 30% в распределительных щитах.

Внимание: перекос фаз может повлиять на работоспособность бытовой техники и даже вывести её из строя!

Важным параметром фаз является правильное чередование. Соблюдение правильности чередования фаз важно в случаях подключения электродвигателей. При нарушении чередования фаз, двигатель может вращаться в обратную сторону или выйти из строя. Проверить чередование фаз можно прибором TKF-11.

Перекос фаз в быту — Построй свой дом

Мы уже говорили о том как определить фазу в электросети вашего дома. Но составляя проект электроснабжения своего частного дома, особое внимание необходимо уделить равномерности распределения нагрузки между фазами электрической сети. Делается это для того, чтобы в процессе эксплуатации загородного дома не допустить перекос фаз. Вот о том, что такое перекос фаз в трехфазной сети и что происходит, если он случается, мы и поговорим в этой статье.

Перекос фаз встречается в многофазной сети переменного тока, когда амплитуды фазных напряжений (токов) не равны между собой. Причины перекоса напряжений могут быть разными, но основная из них — это не симметрия токов в сети, обусловленная неравенством нагрузки по фазам. При этом наблюдается снижение мощности трехфазных электрических приборов.

Перекос фаз в быту

Если рассмотреть перекос фаз с точки зрения эксплуатации частного дома, то может возникать риск выхода из строя или некорректной работы электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К ним относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания.

Необходимо знать, что существуют разные виды перекоса в электросети. В этой статье я рассмотрю перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутри сетевой нагрузки.

Большинство сетей, особенно обеспечивающих электричеством поселки, предназначенные для ИЖС, являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, из-за чего одна или две фазы перегружены, а третья недогружена, происходит перекос. На практике чаще всего это происходит, когда электрики неравномерно распределили однофазные нагрузки.

Наиболее часто встречаются ситуации, в которых при подключении электропитания к трансформаторам не учитывается их потребляемая мощность. Таким образом, бывает, что физически фазы имеют приблизительно одинаковое количество подключений, но вот потребляемая этими подключениями мощность существенно отличается.

Подключение на одну из фаз приборов с высокой потребляемой мощностью, неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами. То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах. Во всех перечисленных случаях важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение проблем.

Перекос фаз в трехфазной сети

Наиболее распространенную схему соединений нагрузок в трехфазной сети, называемой «звездой», которую дополняют нейтральным проводом, подключенным к центральной точке и электрически связанным с заземлением. Для простоты понимания трехфазную электрическую сеть можно представить с помощью равностороннего треугольника с нейтральной точкой в его середине.

Треугольник визуализирует работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом поселке и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Обозначив вершины треугольника точками A, B, C а середину N (нейтраль), можно составить формулу напряжений и зависимость между ними:

AB=BC=CA=380 В;

AN=BN=CN=220 В.

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN.

Трехфазный генератор, который используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

Что происходит при перекосе фаз

Прежде всего, во время перекоса наблюдается неравномерная нагрузка на фазы. При этом на перегруженной фазе напряжение падает ниже нормы, а на недогруженной происходит скачок напряжения, превышающий допустимые показатели, при этом линейное напряжение остается постоянным. В результате, электрические приборы могут выйти из строя, особенно, если в них нет стабилизатора напряжения. Это вызвано тем, что отдельные приборы могут: либо недополучать требуемой мощности, либо получать ее с избытком. Особенно такое положение опасно для мощных приборов, например, водонагревателей, скваженных насосов, электрокотлов и т.д..

Как исправить перекос фаз

Предотвратить негативные последствия для оборудования от перекоса между фазами позволяет трехфазный стабилизатор. Еще его часто называют трансформатор для выравнивания перекоса фаз. В отличие от бытовых стабилизаторов напряжения, фазные стабилизаторы устраняют асимметрию путем усиления или перераспределения нагрузки. Применение этого прибора позволит исключить случаи, когда из-за превышения потребления мощность на одной фазе автоматически отключается электричество во всем доме.

В принципе, функцию многофазного симметрирующего стабилизатора может выполнять сборка из трех однофазных стабилизаторов напряжения. Совместное использование трех стабилизаторов может сулить существенную выгоду. Принцип действия трехфазного прибора заключен в том, что он имеет одно устройство запаса и преобразования энергии, в роли которого выступает импульсный трансформатор. Если сказать проще, здесь однофазный стабилизатор, установленный на наиболее просаженной фазе, вынужден компенсировать повышение напряжения за счет увеличения потребляемой мощности, что сопровождается сильным снижением КПД преобразователя.

Трехфазные же стабилизаторы берут необходимую для выравнивания мощность от фаз, на которых напряжение выше номинального, за счет этого размер потерь на преобразование значительно ниже. При этом происходит дополнительная нагрузка на ненагруженные фазы, то есть стабилизируется не только потребительская, но и частично питающая сеть. Наличие общего инвертора также позволяет поддерживать трехфазную сеть при временном отсутствии напряжения на одной из фаз питания.

Защита от перенапряжений для однофазных подключений

Как же быть потребителям с однофазным подключением? К сожалению, повлиять на вероятность возникновения перекоса и вызванного им повышения напряжения не представляется возможным. Такие явления периодически случаются, всему виной недостаточная оснащенность магистральных сетей, отсутствие работ по прогнозированию нагрузок и плохое техническое состояние электрических сетей.

Но защитить собственное электрическое хозяйство все же можно. Простейший способ — установка реле напряжения, которое отключит потребители при скачке напряжения. Если даже временное отсутствие электроснабжения недопустимо, существует два способа защиты от перекоса фаз: установка однофазного стабилизатора или оснащение вводно-распределительной группы АВР с автономным источником питания.

Все же, идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования дома, таким образом можно заранее равномерно распределить нагрузку между фазами, предотвратив тем самым перекос. Если дом уже эксплуатируется, можно замерить напряжение на каждой фазе по отдельности, для этого используется вольтметр и при необходимости сделать перераспределение мощностей.

В следующей статье я расскажу, что делать если ваш сайт заражен вирусом.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Перекос фаз в частном доме: причины и устранение

Электричество – это выдающееся открытие, которое делает нашу жизнь комфортной. Благодаря этому изобретению, жить стало намного проще. Электричество неотъемлемая часть нашего проживания, оно освещает помещение в ночное время, на нем мы готовим еду, оно обогревает наши дома. Электрические сети иногда выходят из строя, или в их работе возникают некоторые трудности связанные с конструктивными особенностями.

Схема электрической сети частного дома

Одной из часто встречающихся проблем является перекос дома электрических фаз.

Вернуться к оглавлению

Содержание материала

Параметры сети и понятие, перекос фаз

Представьте весы с коромыслом, на середину которого положен небольшой шарик. Пока он находится в неподвижном состоянии, весы уравновешены. Стоит шарику покатиться, весы теряют равновесие и чем ближе предмет к краю плеча, тем сложнее их уравновесить. Вот и трехфазная сеть, чем- то похожа на весы, только здесь присутствует три плеча, по которым катится электричество и куда оно пойдет при перекосе, определить невозможно. В итоге перекос фаз – изменение параметров в сети приводит к аварийным ситуациям. Как бороться с этим явлением, и почему оно происходит? В видео рассказывается о явлении перекоса фаз.


Вернуться к оглавлению

Причины перекоса

Авария, которая напрямую влияет на перекос фаз – обрыв нуля, так как именно этот провод играет роль баланса в трехфазной сети. Как известно, при надлежащей работе сети из трех фаз напряжение в обоих фазных проводах составляет 220В.

Как только обрывается нуль, его функцию начинает выполнять самый малонагруженный фазный провод, напряжение падает до 127В.

Второй фазный провод начинает выдавать 380В – как вы думаете, что в этом случае происходит с бытовой техникой в доме? Конечно, она начинает выходить из строя, сильно пострадает та техника, которая находится на самом конце сети. Тем более что не все автоматы отключаются сразу. В такой ситуации приборы могут воспламениться, как и проводка. Как видим, обрыв нуля в сети вызывает непоправимые последствия, которые опасны для человека, так как отсутствие заземления может привести к поражению током, при включенных приборах.

Схема работы перекоса фаз в трехфазной сети

Еще одной причиной перекоса считается неправильное распределение напряжения в частном доме с трехфазной сетью. Например, бытовая техника, которая потребляет много энергии, сгруппирована в одном месте, и все они включены в одну розетку, а все остальные свободна. И если провести исследования сети, то на свободной фазе напряжение будет гораздо больше, чем на загруженной. Конечно, автоматы могут прекратить подачу электричества в перегруженную сеть, просто отключив фазную сеть.

Но давайте представим такую ситуацию, что автомат заклинило. Что может произойти? Перегрев проводки, деформация и возгорание, так что даже без обрыва нуля, может случиться перекос. Избежать этого просто – достаточно правильно распределить приборы, потребляющие электричество.

Схема трехфазного подключения частного домаВернуться к оглавлению

Как защитится от перекоса

Хороший электрик может не только грамотно смонтировать электроснабжение в доме, но и правильно распределит приборы, потребляющие электричество, даст подробные рекомендации и предупредит, что будет, если их не соблюдать. Есть несколько способов избежать перекоса:

  • Правильное составление проекта, и грамотное прогнозирования. Распределение нагрузки на каждый провод, который участвует в электропитании дома;
  • Использовать стабилизаторы сети – специальные приборы, которые будут контролировать нагрузку. Особенно это актуально для больших объектов;
  • Если происходят постоянные перекосы, то можно изменить схему в сети, смонтированной ранее, особенно если были выявлены существенные ошибки;
  • Изменение мощности.

Для промышленных объектов существуют другие способы уравнивания нагрузки на фазы, которые не стоит рассматривать в данной статье. И как мы уже выяснили, что грамотно составленный проект не может полностью гарантировать правильное распределение нагрузки на фазы. Стоит отметить, что в течение суток нагрузка в сети меняется неоднократно, так как электроэнергия живет вместе с жильцами дома и часто отходит от нормативов.

Вывод – прежде чем монтировать электричество у себя дома, нужно продумать всю нагрузку, которая будет на нее оказываться, для предотвращения перекоса. Если вы планируете купить мощную варочную панель, и духовой шкаф такой же мощности, то лучше предусмотреть отдельные провода и для одного и для другого.

Схема электропроводки в доме

То же относится и к стиральной машине. Не стоит забывать о надворных постройках, будь то гараж, баня, или летняя кухня, там могут использоваться приборы, которые нужно учитывать.

Вернуться к оглавлению

Для чего нужны знания о перекосе

Когда произошла авария из-за перекоса, уже ничего не поделаешь, придется исправлять ситуацию. Но знать о признаках нестабильности в сети стоит знать каждому обывателю. Есть признаки, понимание которых поможет рассказать об аварийной ситуации. Как только замечены сильные перепады напряжения, конечно в этой ситуации токи будут изменчивы, но нестабильное напряжение – признак, на котором основан перекос. Как только вы заметите признаки перекоса (об обрыве нейтрали мы сейчас не говорим, так как эта авария видна практически сразу), рассмотрим большую нагрузку на одну фазу.

Подключение реле контроля напряжения

Как только замечены признаки нестабильности, срочно обесточьте сеть, и выньте все приборы из розеток, иначе исправить ситуацию не получится. На что нужно обратить внимание:

  • Самыми чувствительными источниками света, которые реагируют на перепады в сети, являются энергосберегающие светильники и лампы дневного света, как только вы заметите мерцание этих источников света, сразу нужно принимать меры;
  • Обычные лампочки – мигание изменение света в тусклую или яркую сторону. Как только началось подобное мигание, срочно выключайте рубильник ввода, и выясняйте в чем причина. Так как это говорит о сильном перекосе;
  • Если приборы перестали работать, например, отключается утюг, не включается телевизор или микроволновка, все это говорит о том, что в сети недостаточно напряжения. Обычно автоматы могут не среагировать моментально, но эти признаки должны вас насторожить;

    Автоматические рубильники защищающие электрическую сеть от скачков напряжения

  • Подошли к выключателю, чтобы включить свет и обнаружили, что он нагрелся – это тревожный признак, при этом мигания лампочки можно и не заметить;
  • Искрение розетки при включении вилки, потрескивание или пощелкивание в розетке стоит не включать в розетку приборы – искрение признак обрыва нуля;
  • Если автоматы защиты выключаются без видимых к тому причин, это, признак аварии, и стоит обратиться в специальные службы для их устранения. Когда отключаются автоматы, ваши приборы останутся целыми пока не включится резервное электроснабжение дома, но не стоит на этом успокаиваться, так как последствия могут быть непоправимые и трудно устранимые;
  • Щелчки в щитке, говорят о том, что авария произошла на линии, и не следует, войдя в дом включать свет – лампочку может просто разорвать и поранить вас.
    Схема для подключения трехфазного стабилизатора напряжения

    Срочно вызывайте аварийную службу, не лезьте в щиток самостоятельно – это опасно для жизни. Можно дойти до соседей и узнать, что происходит со светом у них.

Современный рынок предлагает обывателям специальный счетчик, в котором встроен индикатор, способный в режиме реального времени контролировать и показывать напряжение в сети. Если купить и установить такой измерительный прибор вам не под силу, то стоит купить небольшой индикатор, которым можно при необходимости произвести замеры. Оптимальным решением может стать стабилизатор для частных строений, который устанавливается на входе тока в дом. Он не только покажет напряжение сети, но и сделает ток стабильным.


Вернуться к оглавлению

В заключении

Как понятно из статьи, в ваших силах заметить перекос в сети вашего дома. Конечно, если авария произошла на линии, то можно предъявить энергетикам претензию об испорченных приборах и понесенных убытков, но не стоит обольщаться и рассчитывать на возмещение. Оговорок в законе очень много и навсегда они направлены на защиту прав обывателя. В случае если перекос фаз произошел из-за неправильной нагрузки у вас дома, то тогда вся ответственность лежит только на вас. Если ваши бытовые приборы начали вести себя неадекватно, тем более одновременно – стоит насторожиться. Отключите ток в сети, и попробуйте оценить ситуацию, если вы от этого далеки – вызывайте бригаду электриков, которые смогут устранить неполадки.

Особенности перекоса фаз. Официальные нормы по перекосу фаз в электрических сетях

Часто перекос фаз возникает на этапе проектирования объекта. Причиной этой ошибки становится некорректное распределение нагрузок. Для устранения риска возникновения данной проблемы рекомендуется несколько раз проверять расчеты для мощностей электрического оборудования.

Также требуется руководствоваться нормативными документами на каждом этапе работы, чтобы устранить ситуации, которые могут привести к авариям. Ознакомившись с материалом, вы сможете узнать, что такое перекос фаз и какие нормы на перекос фаз существуют в соответствии с официальными стандартами.

Официальные нормы и стандарты

В ГОСТ 13109-97 прописаны сведения о ситуации, при которой наблюдается несимметрия напряжений. При таком случае может фиксироваться коэффициент по нулевой последовательности. Вариант нормы значения данного показателя варьируется от 2% до 4%.

Также нормативы в этой сфере вы можете посмотреть в ГОСТ 13109-97. В соответствии с данным документом, нагрузки между трехфазными проводниками в зданиях должны распределяться так, чтобы разница между максимально и минимально загруженными элементами не переходила определенные рамки.

Для панелей ВРУ это значение составляет не более 15%. В распределительных цепях этот показатель равен 30%. С этими нормативами и стандартами стоит ознакомиться тем потребителям, которые не удовлетворены уровнем напряжения тока в электрической сети.

Признаками наличия проблемы могут быть следующие проявления:

  • работа светильников в полнакала;
  • перегорание эл.ламп в осветительных приборах;
  • резкие скачки напряжения;
  • перебои в поставке электроэнергии.

С такими трудностями чаще всего сталкиваются владельцы дачных домов, садовых кооперативов и жители деревень. Для решения проблемы требуется обратиться в лабораторию по исследованию качества эл.энергии. После проведения детальной диагностики сети, специалисты смогут найти метод устранения дефекта.

Метод проверки перекоса фаз

Измерение тока на двух проводниках является самым эффективным и передовым методом определения и проверки для перекоса фаз в распределительных щитках или ВРУ. Для проведения данной процедуры требуется наличие токовых клещей. По современным технологиям нужно применять цифровые приборы, которые обеспечивают высокую точность данных измерения. Такое оборудование отличается предельной компактностью и удобством использования. Оно позволяет проводить замеры даже в стесненных условиях.

Измерения тока необходимо проводить при полной загрузке. Далее требуется сравнить полученные данные с нормативами. Для панелей ВРУ это значение составляет не более 15%. В распределительных цепях показатель равен 30%. При отклонениях от нормы можно утверждать, что присутствует перекос фаз.

Всегда стоит помнить о том, что такие нарушения способны ухудшить работу оборудования и даже вывести из строя некоторые бытовые приборы. Ввиду этого, требуется уделять особое внимание качеству эл.энергии.

Для стабильно нормальной работы сети, стоит соблюдать правило чередования фаз. Особо важно это в случае подключения электродвигателя. Если чередование фаз будет нарушено, тогда возрастет риск выхода из строя оборудования. В некоторых ситуациях механизм двигателя начинает работать в обратную сторону. Для измерения фаз в данном случае применяется специализированный прибор TKF-12, который обеспечивает высокую точность полученных сведений.

Эффективные методы защиты

Для снижения риска выхода из строя оборудования и стабилизации его работы требуется применять специализированные приборы. Чаще всего используется установка для стабилизации напряжения. Однофазные стабилизаторы напряжения подходят для защиты бытовой техники. Для промышленного оборудования, требуется применять трехфазные стабилизаторы.

Однако стоит заметить, что даже такая техника не способна обеспечить максимальный уровень защиты и устранить последствия перекоса фаз. В некоторых ситуациях эти приборы могут провоцировать возникновения ситуации, при которой энергия и питание распределяется неравномерно по сети. Для нормализации показателей на всех элементах требуется применять технологии, которые помогут выровнять значения одновременно на всех фазах цепи.

Как избежать возникновения проблем?

Чтобы максимально избежать негативных последствий, необходимо следовать таким правилам:

  • правильно разрабатывать проект по снабжению объекта электричеством с учетом предполагаемых нагрузок;
  • обязательно применять специальные приборы, которые предназначены для выравнивания нагрузок в автоматическом режиме;
  • изменения способа потребления энергии (требуется в случае, когда ранее каждая из фаз не рассчитывалась на определенный уровень перегрузки;
  • снизить мощность при возникновении критических ситуаций;
  • монтаж специального реле регулировки фаз, которое отключает питание при возникновении критической ситуации, опасной для работоспособности оборудования.

Применяя в комплексе все методы защиты, можно добиться оптимального уровня безопасности и практически полностью исключить риск возникновения перекоса фаз на этапе проектирования и введения в эксплуатацию оборудования.

Анализ цепей трехфазной системы — сбалансированное состояние

Электрическая система бывает двух типов: однофазная система и трехфазная система. Однофазная система имеет только один фазный провод и один обратный провод, поэтому она используется для передачи малой мощности.

Трехфазная система имеет три провода под напряжением и один обратный путь. Трехфазная система используется для передачи большого количества энергии. Трехфазная система делится в основном на два типа. Одна представляет собой сбалансированную трехфазную систему, а другая — несбалансированную трехфазную систему.

В комплекте:

Система балансировки — это система, в которой нагрузка равномерно распределяется по всем трем фазам системы. Величина напряжения остается одинаковой во всех трех фазах и разделена углом 120º.

В системе дисбаланса величина напряжения во всех трех фазах становится разной.

Анализ симметричной трехфазной цепи

Сбалансированные трехфазные цепи всегда лучше решать на основе каждой фазы.Когда трехфазное напряжение питания дается без привязки к линейному или фазному значению, тогда во внимание принимается линейное напряжение.

Следующие шаги приведены ниже для решения симметричных трехфазных цепей.

Шаг 1 — Прежде всего нарисуйте принципиальную электрическую схему.

Шаг 2 — Определите X LP = X L / фаза = 2πf L .

Шаг 3 — Определите X CP = X C / фаза = 1 / 2πf C .

Шаг 4 — Определить X P = X / фаза = X L — X C

Шаг 5 — Определить Z P = Z / фаза = √R 2 P + X 2 P

Шаг 6 — Определите cosϕ = R P / Z P ; коэффициент мощности отстает, когда X LP > X CP , и опережает, когда X CP > X LP .

Шаг 7 — Определите фазу V.

Для соединения звездой V P = V L / √3 и для соединения треугольником V P = V L

Шаг 8 — Определите I P = V P / Z P .

Шаг 9 — Теперь определите линейный ток I L .

Для соединения звездой I L = I P и для соединения треугольником I L = √3 I P

Шаг 10 — Определите активную, реактивную и полную мощность.

Анализ несимметричной трехфазной цепи

Анализ трехфазной несимметричной системы немного затруднен, и нагрузка подключается по схеме звезды или треугольника. Эта тема подробно обсуждается в статье «Преобразование звезды в треугольник и преобразование из дельты в звезду».

Подключение трехфазной системы

В трехфазном генераторе переменного тока три обмотки. Каждая обмотка имеет два вывода (начало и конец). Если к каждой фазной обмотке подключена отдельная нагрузка, как показано на рисунке ниже, то каждая фаза питается как независимая нагрузка через пару проводов. Таким образом, для подключения нагрузки к генератору потребуется шесть проводов. Это сделает всю систему сложной и дорогостоящей.

Следовательно, для уменьшения количества линейных проводов трехфазные обмотки генератора переменного тока соединяются между собой.Соединение обмоток трехфазной системы может быть выполнено двумя способами:

Соединение звездой или звездой (Y) См. Также: Соединение звездой в 3-фазной системе

Соединение по сетке или треугольнику (Δ). См. Также: Соединение треугольником в трехфазной системе

Подключение трехфазных нагрузок в трехфазной системе

Поскольку трехфазное питание подключается по схеме звезды и треугольника. Точно так же трехфазные нагрузки также подключаются либо по схеме звезды, либо по схеме треугольника.Трехфазная нагрузка, подключенная в звезду, показана на рисунке ниже:

Подключение трехфазных нагрузок по схеме треугольник показано на рисунке ниже:

Трехфазные нагрузки могут быть сбалансированными или несбалансированными, как описано выше. Если три нагрузки Z 1 , Z 2 и Z 3 имеют одинаковую величину и фазовый угол, тогда трехфазная нагрузка называется сбалансированной. При таких подключениях все фазные или линейные токи и все фазные или линейные напряжения равны по величине.

Что такое разбаланс фаз? Как я могу защитить свое оборудование?

Вопрос:

Что такое разбаланс фаз? Как я могу защитить свое оборудование?

Ответ:

Асимметрия фаз трехфазной системы существует, когда одно или несколько линейных напряжений в трехфазной системе несовместимы. Трехфазные системы питания и оборудование предназначены для работы со сбалансированными фазами (линиями).Линейное напряжение в трехфазной цепи обычно изменяется на несколько вольт, но разница, превышающая 1%, может привести к повреждению двигателей и оборудования. Несбалансированные напряжения вызывают несимметричный ток в обмотках двигателя; Несбалансированные токи означают увеличение тока, по крайней мере, в одной обмотке, повышающее эту температуру обмотки. Повышенная температура сокращает срок службы двигателя или оборудования, что приводит к преждевременному выходу из строя.

Асимметрия фаз может быть вызвана нестабильным электроснабжением, несимметричным блоком трансформаторов, неравномерно распределенными однофазными нагрузками в той же энергосистеме или неидентифицированными однофазными замыканиями на землю.Однофазность (потеря фазы), вызванная сбоями в электросети, обрывом проводов, неисправными предохранителями, поврежденными контактами или неисправными перегрузками, также может привести к нарушению условий дисбаланса.

Трехфазное контрольное реле Macromatic, также известное как реле обрыва фазы, является экономичным и простым в установке решением для предотвращения дорогостоящих повреждений двигателей и оборудования из-за разбаланса фаз. Трехфазное реле контроля защищает от преждевременного отказа оборудования, отслеживая несколько распространенных неисправностей, включая асимметрию фаз.Они уведомляют о неисправности и предлагают управляющие контакты для отключения оборудования или двигателя до того, как произойдет повреждение. Эти реле обеспечивают четкую индикацию наличия неисправности для быстрого поиска неисправностей и сокращения времени простоя.

Трехфазные двигатели и другое оборудование обычно используются в различных отраслях промышленности:

  • ОВК
  • Горное дело
  • Насосная
  • Лифт
  • Кран
  • Подъемник
  • Генератор
  • Орошение
  • Петро-Хим
  • Сточные воды
  • Промышленное оборудование
  • и др.

Macromatic предлагает трехфазные реле контроля (реле обрыва фазы), специально разработанные для обнаружения проблем с дисбалансом фаз.Защитите свое оборудование и предотвратите дорогостоящий ремонт, узнайте больше о трехфазных контрольных реле Macromatic.

Формула трехфазного напряжения

Используя вышеупомянутую формулу… V P = фазное напряжение V L = линейное напряжение I P = фазный ток I L = линейный ток R = R1 = R2 = R3 = сопротивление каждой ветви W = мощность, эквивалентная звездам и треугольникам W DELTA = 3 Вт WYE. Введите коэффициент мощности нагрузки. Таким образом, если угол зажигания равен нулю (cos (0) = 1), управляемый выпрямитель работает аналогично предыдущему трехфазному неуправляемому диодному выпрямителю со средними выходными напряжениями, такими же.Из этого поста вы узнаете, как рассчитать ток нагрузки трехфазного двигателя. Падения напряжения бывают междуфазными, для трехфазных, трехпроводных или трехфазных, четырехпроводных цепей 60 Гц. Большинство предыдущих ответов не ошибочны в отношении формул, но в большинстве из них не указывается, для какой конфигурации элемента (звезда или дельта) они действительны, или к какому напряжению или току (фазе или линии) они относятся. к. Если напряжения слишком сильно не сбалансированы, компоненты (например, двигатели и компрессоры) начнут перегреваться.Этот пост о объяснении формулы расчета тока трехфазного двигателя. Эти три напряжения должны быть почти, если не точно, равными друг другу. 4% от заявленного напряжения питания. Формула для расчета мощности, тока и напряжения в трехфазной проводке (несимметричная нагрузка, разные нагрузки на каждой из трех фаз): Pt = P1 + P2 + P3 P1 = V * I1 * cosφ1 I1 = P1 / (V * cosφ1) То же для каждой фазы… V = P1 / (I * cosφ1) Pt = общая мощность цепи в ваттах (Вт) P1, P2, P3 = мощность фазы 1, фазы 2 и фазы 3 в ваттах (Вт) трехфазное питание 100 А / фаза TN-S в здание (Ze = 0.28 Ом), а новая распределительная цепь будет запитываться от новых хвостовиков счетчиков через выключатель-предохранитель TP + N с предохранителями BS88 63A на фазу. CM = Circular-Mils (калибр проводов) Примечания: • Национальный электротехнический кодекс рекомендует не более 3% падения напряжения для параллельных цепей. Однофазное напряжение обычно составляет 115 В или 120 В, а трехфазное напряжение обычно составляет 208 В, 230 В или 480 В. Код для добавления этой кальки на ваш сайт. Формула падения напряжения для трехфазных систем следующая: где: VD = падение напряжения в цепи в вольтах.Входное напряжение инвертора составляет 220 В постоянного тока, а частота основной составляющей выходного напряжения составляет 50 Гц. Используется, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок. Его рейтинг — 100 кВА. Если питание однофазное при обычном уровне 240 В, это означает максимальное падение напряжения 4% от 240 В, что составляет 9,6 В, что дает (простыми словами) напряжение нагрузки всего 230,4 В. Для 415 V трехфазная система, допустимое падение напряжения будет 16.6 В при линейном напряжении нагрузки… Для двигателей рекомендуется умножить значение FLA на паспортной табличке на 1,25 для определения сечения провода. Также прочтите: Значения трехфазного тока в трехфазной системе; Мощность в соединении звездой. Напряжение в сети или фазное напряжение выше 440 В можно измерить с помощью трансформатора напряжения. Основная формула для расчета полной мощности в одно- и трехфазных цепях EE. Полная мощность определяется как произведение текущего напряжения на время, проходящего через цепь переменного тока. Ли-онг Ип Ли-онг Ип.Я = Ампер. Фаза A начинается с 0 при фазовом угле 0 градусов, увеличивается до 1 при 90 градусах, обратно до 0 при 180, до -1 при 270 градусах и обратно до 1 при 360 градусах. Среднее значение выходного напряжения может быть получено путем усреднения по одному. Калькулятор трехфазной мощности рассчитывает ток активной и реактивной мощности по следующим параметрам: Напряжение (В): введите межфазное напряжение (\ (V_ {LL} \)) напряжение для трехфазной сети переменного тока в вольтах. Таким образом, если нагрузка однофазная, то можно взять одну фазу из трехфазной цепи, а нейтраль можно использовать в качестве заземления для завершения цепи.Каждая фаза представляет собой синусоидальную волну. Напряжение во всех трех каналах одинаковое. Если у вас есть сбалансированная трехфазная мощность, где все три фазных напряжения равны по величине и разнесены по фазе на 120 °, то: $$ V_ {LL} = \ sqrt {3} \ times V_ {LN} $$ Чтобы понять, почему рассмотрим векторную диаграмму: Применение базового триггера: share | улучшить этот ответ | следовать | Создан 06 дек. Создан 06 дек. Чтобы лучше понять трехфазное питание, человеку следует сначала изучить и понять принципы, применимые к однофазному питанию.11.4 (б). Математически дано как- Простая формула для расчета номинальной мощности трехфазных трансформаторов: KVA = (√3. Здесь формула однофазной мощности состоит только из колеблющихся членов, а значение мощности для полного цикла равно нулю. Следовательно, чтобы передавать 3-фазный ток 100 А на фазу по длине маршрута 150 м с общей формулой сбалансированной трехфазной мощности. Если у вас есть 3-фазный автоматический выключатель на 50 А, это 50 на фазу — при расчете падения напряжения с использованием таблиц вы рассчитываете при использовании 50A или 150A? Пиковое выходное напряжение = пиковое линейное напряжение = 3 × Vm 2.Где: V — напряжение (вольты), а I — ток (амперы). Амперы — введите максимальный ток в амперах, который будет протекать через цепь. Конфигурация «треугольник» чаще всего используется для питания трехфазных промышленных нагрузок большей мощности. Это требует, чтобы анализ проводился во временной области. Ib — расчетный ток в амперах. Уравнение однофазной мощности для чисто емкостной цепи. Электропитание в трехфазной системе является непрерывным, поскольку все три фазы участвуют в выработке общей мощности.Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив три источника напряжения вместе в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»). Таким образом, единственное отличие от формулы, использованной выше для средней выходной мощности Напряжение трехфазного мостового выпрямителя выражено косинусоидальным углом cos (α) запускающего или запускающего импульса. Формулы разомкнутой 3-фазной цепи: Вт с разомкнутым треугольником = 2/3 Вт с треугольником, Вт с разомкнутой звездой = 1/2 Вт по схеме «звезда», Вт с разомкнутой четырехпроводной схемой = 2/3 Вт по схеме «звезда». Однако различные комбинации напряжений могут быть получены от одного трехфазного источника питания по схеме треугольник, путем выполнения соединений или «ответвлений» вдоль обмоток питающих трансформаторов.Например, сбалансированная двухфазная мощность может быть получена от трехфазной сети с помощью двух специально сконструированных трансформаторов с ответвлениями на 50% и 86,6% первичного напряжения. R = сопротивление проводника. Формула силы тока трехфазной нагрузки поясняется данными паспортной таблички асинхронного двигателя напряжения трехфазной нагрузки. Формула для расчета однофазных и трехфазных коротких замыканий трансформаторов (кА): ВА = Вольт-ампер или активная мощность. Напряжение — введите напряжение на источнике цепи.Теперь, если вы посмотрите на часть этого уравнения «1000 4 1,732 В», вы увидите, что, вставив соответствующее трехфазное напряжение для «В» и умножив его на 1,732, вы можете затем разделить это количество на «1000. », Чтобы получить конкретное число (или константу), которое можно использовать для умножения« кВт », чтобы получить потребляемый ток этой трехфазной нагрузки при соответствующем трехфазном напряжении. Опять же, предполагая равные номинальные мощности трех источников однофазного переменного тока, общая мощность, доступная для подключенной нагрузки трехфазного переменного тока, является произведением линейного напряжения трехфазного переменного тока, умноженного на 3-фазный линейный ток, умноженного на √ 3.Коэффициент мощности (cosΦ). В трехфазной сбалансированной системе напряжение на фазе по отношению к другой фазе всегда равно величине напряжения и фазового угла, а векторная сумма трех фаз всегда равна нулю. По формуле: Вольт-Ампер (ВА) = √3 × В ЛИНИЯ × ЛИНИЯ Трехфазное напряжение или соединение звездой обычно состоит из напряжения, протекающего по трем различным каналам, для простоты мы называем это Напряжение в красной линии (VR), Напряжение Желтая линия (VY), напряжение в синей линии (VB).28 мая 2018 г. Основные формулы. Полная мощность определяется как произведение текущего напряжения на время, проходящего через цепь переменного тока. L = длина цепи от источника питания до нагрузки. Когда переменный ток проходит через конденсатор, он сначала заряжается до максимального значения, а затем разряжается. Предполагается, что распределительный кабель будет представлять собой 4-жильный кабель BS 6723 LSZH SWA сечением 16 мм2, использующий SWA в качестве CPC, и имеет длину 36 м, с четырьмя жилами TP + N. Трехфазное соединение звездой (Y). Такая конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника.V x I) / 1000. Для однофазного подключения напряжение может быть математически получено из приведенной ниже формулы. Для трехфазного подключения напряжение может быть математически получено из этой формулы, приведенной ниже. приведенные ниже формулы. При соединении треугольником стороны фаз соединяются циклически, чтобы образовать замкнутый контур, как показано на рисунке 1. Пример 11.3. В трехфазной цепи переменного тока полная истинная или активная мощность является суммой трехфазной мощности.Формула; Простой электрический калькулятор для расчета трех (3) фазной электрической мощности в цепи на основе напряжения и тока. % Импеданс = Импеданс трансформатора. В конце концов, трехфазная цепь — это, по сути, комбинация трех отдельных однофазных цепей, у которых есть пики и спады, разделенные периодом времени. Система трехфазного напряжения Системы трехфазного напряжения состоят из трех синусоидальных напряжений равной величины, одинаковой частоты, разделенных на 120 градусов.Двухфазные цепи могут быть соединены двумя парами проводов, или два провода могут быть объединены, что требует только трех проводов для схемы. то есть 10-миллиметровый кабель, пропускающий 3 фазы 50A на 30 м VD = 3,8x50x30 / 1000 = 5,7V или VD = 3,8x150x30 / 1000 = 17,1V Я думаю, это должен быть первый, но я немного запутался, нужно освежить некоторые 3 фазы теория я думаю. Падение напряжения на отрезке кабеля (ов) рассчитывается по следующей формуле: где: мВ / А / м — табличное значение мВ / А / м, полученное из Приложения 4 к BS 7671.Форма волны выходного напряжения однофазного инвертора с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией такая же, как на рисунке. Пример: на следующем рисунке представлена ​​паспортная табличка трехфазного трансформатора. Линейный и фазный токи связаны друг с другом следующим образом: I_line = square_root (3) * I_phase Это означает, что какой бы ток питания мы ни имели, нам нужно сечение провода, умноженное только на 1 / square_root (3) линейный ток. Формула: Трехфазная электрическая мощность = V * I * 1,732 * PF, где V = напряжение I = ток PF = коэффициент мощности (0.8) Расчет трехфазной электрической мощности упрощен с помощью этого онлайн-калькулятора. Спроектируйте выходной фильтр так, чтобы коэффициент нелинейных искажений не превышал 5%. L — длина кабеля в метрах. Последовательность трехфазного вектора напряжения Последовательность {1-2-3} и последовательность {3-2-1} Обозначение индекса: после определения последовательности фаз и идентификации соответствующих индексов, вычисления с использованием этих индексов вместе с соглашениями, принятыми для Версия закона Ома для переменного тока предотвратит угловые ошибки.Синусоидальные волны для трехфазной системы показаны ниже. Каждая из трех фаз может использоваться как однофазная. Это соединение Scott T создает настоящую двухфазную систему с разницей во времени между фазами 90 °. Фаза B начинается с 0 при 120 градусах, а фаза C начинается с 0 при 240 градусах. Двухфазная электроэнергия Использует два напряжения переменного тока с фазовым сдвигом между ними на 90 электрических градусов. На рисунке 1 показано в режиме реального время функциональности косинуса и связанный с ними фазором обозначение для системы напряжения 3-фазной линия к линии с линией напряжения V12 в качестве ссылки.Анализ трехфазного выпрямителя с резистивной нагрузкой: Обозначение: Пусть V m = Пиковое напряжение между фазой и нейтралью. Полезная формула интегрирования: 4 3 6 6 cos () 6 ∫ 2 = + — π ω ω π π td t 1. Или сумма мощность всех трех фаз — это полная активная или истинная мощность. Трехфазное питание состоит из 3 «горячих» проводов, каждый из которых имеет полное линейное напряжение относительно двух других. Вольт = Вольт трансформатора. Если Z Y = Z∠θ, фазные токи отстают от соответствующих фазных напряжений на θ. 3-фазная звезда (сбалансированная нагрузка) 3-фазная открытая звезда (без нейтрали) IP = ILVP = VL… Для нагрузки, подключенной по схеме Y, фазные напряжения равны (1), где коэффициент √2 необходим, потому что V p было определено как действующее значение фазного напряжения.Ссылка на таблицы падения напряжения указывает на то, что сечение кабеля с падением напряжения 0,7 / 1000 В / А / м (0,7 мВ / А / м) ИЛИ МЕНЬШЕ является медным проводником диаметром 70 мм. Нет необходимости в сложной формуле. Ток (I): введите ток в амперах (A).

Статистика распределения

Kde,
Объективный идеализм Гегеля,
Что означают маленькие часы в сообщении Facebook,
Рецепт Эпплджек с Everclear,
Emerson Prima Snugger 42,
Домашние аудиосистемы,
Уровни услуг в области психического здоровья,
Детали горелки Whirlpool Gas Range 5,
Непрерывное улучшение качества в сфере здравоохранения.

ScienceCentral

Аннотация

Электросети — это большие сложные сети, которые используются вокруг.Абсолютное значение фазы для конкретной линии с неизвестной фазой на местном объекте должно быть определено для эксплуатации и управления трехфазной распределительной сетью. Фазовый сдвиг для конкретной точки на линии, по сравнению с фазой опорной точкой на подстанции, должен быть в пределах диапазона ± 60 ° для правильной идентификации. Однако фазовый сдвиг в определенной точке может колебаться в зависимости от констант линии, способа подключения трансформатора, длины линии, силы тока в линии и т. Д. В этом исследовании проводится теоретическая формулировка для определения фазы в определенной точке линии. , Simulink моделирование и анализ распределительной сети.В частности, посредством оценки влияния несимметричных токовых нагрузок описаны ограничения существующих методов идентификации фаз.

Ключевые слова: Simulink, идентификация фаз, несимметричная нагрузка, моделирование, линии распределения

Введение

Коммунальные предприятия используют распределительные линии для доставки электроэнергии от генерирующих станций потребителям. При обычном распределении электроэнергии трехфазное питание подается через несколько подстанций, которые понижают или повышают напряжение для потребителей.Линии распределения разветвляются на несколько цепей для питания локальных трансформаторов, установленных на опорах или площадках [1]

Кроме того, высоковольтные линии электропередач обычно перемещаются, чтобы обеспечить одинаковые физические условия для каждой фазы по всей длине линии. Помимо транспонирования, линии иногда уходят в подполье. Коммунальные предприятия проектируют распределительные линии для уравновешивания нагрузок, то есть нагрузки на каждой фазе трехфазных линий равны. Однако со временем, по мере добавления и удаления клиентов, нагрузки на каждой фазе меняются и становятся несбалансированными.

Возрастает потребность в определении фаз в 3-фазных 4-х проводных распределительных линиях с несколькими заземлениями. Когда это необходимо, определение абсолютной фазы затруднено. Когда возникает путаница в линиях для фаз, легко может возникнуть непропорциональная концентрация нагрузок, и этот тип непропорциональной концентрации нагрузок может вызвать фазовый дисбаланс, который может привести к потере мощности или сбою питания и, кроме того, отказу оборудования из-за чрезмерного регулирования или снижения напряжения срока полезного использования и т. д.Все это будет означать, что это может привести к существенным трудностям управления, таким как экономические потери, все из-за снижения качества напряжения, подаваемого потребителю. Таким образом, инженеры должны научиться определять, к какой фазе фаз A, B и C принадлежат линейные проводники.

Обычно на подстанции значения фаз A, B, C для электрических сигналов становятся известными, однако по мере приближения к концу распределительных линий попытка различить абсолютное значение фазы становится все труднее.Таким образом, большинство методов различения фаз используют методы, которые различают фазы на основе сравнения известного значения фазы подстанции с неизвестным значением фазы локального объекта [2–5].
Электрические сигналы оказывают влияния, которые вызывают сдвиг фаз между двумя точками (опорными и местной) из-за эффекты от длины линии, распределение линий характеристики, ток нагрузки и т.д. Традиционно, 3-фазная линия была описана в виде одной фазы, сосредоточенная модель с использованием равных условий нагрузки и баланса, а анализ, который вычисляет фазовые сдвиги, был выполнен на основе закона напряжения Кирхгофа [6].

В этой статье будет исследовано, как фазовый сдвиг между двумя точками изменится при несбалансированных нагрузках. Для фазового анализа разработаны математическая модель и модель Simulink из-за дисбаланса нагрузок.

Определения проблем

Во-первых, необходимы некоторые пояснения о способе определения абсолютной фазы трехфазной линии на локальном участке, дальше от подстанции. Недавно система идентификации фазы, недавно разработанный, включает в себя как опорной фазы блока и идентификатор фазы поля, как показано на рис.1 [7]. Эталонный блок, установленный на подстанции, передает абсолютную трехфазную информацию идентификатору фазы. Идентификатор фазы на локальном узле измеряет значение фазы для одной проводной линии трехфазных линий и запрашивает отправку информации об абсолютной фазе в опорный блок через CDMA или обычную старую телефонную систему. Затем идентификатор фазы может определять абсолютную фазу для проводящей линии на основе сравнений фаз между значением фазы, измеренным в идентификаторе фазы, и абсолютными значениями фазы, полученными от эталонного блока.В этой технологии идентификации фаз наиболее важной задачей является синхронизация измерений между значениями фаз, используемыми при сравнении.
Однако, даже если фазы измеряются в синхронизированное время, два местоположения не могут иметь одно и то же значение фазы. На рис. 2 показан пример значений фазы, измеренных в двух местах, где 3 фазы в эталонном блоке равны 90 °, 330 °, 210 °, соответственно, а фаза в идентификаторе фазы равна 100 ° за раз. В этом тесте идентификатор фазы сообщает, что фаза тестируемой проводящей линии оценивается как абсолютная фаза «A».Если фазовый сдвиг между двумя точками превышает 60 °, то его можно идентифицировать как другие фазы.
Чтобы правильно оценить абсолютную фазу, фазовый сдвиг между двумя точками должен быть менее 60 °. Однако фазовый сдвиг зависит от констант линии, способа подключения трансформатора, длины линии, силы тока в линии и т. Д. Две точки в распределительной системе разделены большим расстоянием. Для трехфазной сбалансированной распределительной линии протяженностью 50 км, фазовый сдвиг, вызванный задержкой распространения и линейной постоянной импеданса, моделируется как меньше 7 °.Учитывая линейный ток с коэффициентом мощности 0,85, к нему добавляется фазовый сдвиг около 3 °. Полный фазовый сдвиг составляет около 10 ° [7].
По результатам полевых испытаний фазового сдвига для распределительной линии 22,9 кВ протяженностью менее 50 км [8, 9] можно точно определить распределительные линии с той же фазой. При длине более 50 км точность измерения фазового сдвига не гарантируется эффективно [10], поскольку она зависит от статуса или условий распределительных систем.
Чтобы правильно применить технологию идентификации последних фаз, необходимо провести некоторый анализ фазовых сдвигов для линий распределения.Фазовый анализ в основном выполняется на основе модели однофазной линии при условии сбалансированной нагрузки [6]. Однако реальные распределительные линии разветвлены и имеют неравномерно распределенные нагрузки вдоль линий. Одна из целей этой статьи — исследовать приемлемые условия для правильной идентификации фазы. Линии распределения в наиболее тяжелых условиях с сосредоточенными нагрузками в конце линий учитываются при анализе фазовых сдвигов. В частности, несбалансированные нагрузки вызовут дополнительные фазовые сдвиги, которые могут повлиять на возможность возникновения ошибок идентификации.Правильная идентификация фазы будет возможна всякий раз, когда она применяется в жестких условиях с учетом таких факторов фазового сдвига.

В этой статье предлагается анализ фазового сдвига и метод для трехфазных несимметричных нагрузок постоянного тока. В разделе 3 будет построена модель фазового сдвига для трехфазных распределительных линий, а в разделе 4 будет установлена ​​модель Simulink с несимметричными нагрузками постоянного тока. В разделе 5 фазовые сдвиги будут проанализированы в соответствии с длиной линии, текущей нагрузкой и т. Д.при уравновешенных и несбалансированных нагрузках.

Модель с фазовым сдвигом для трехфазных распределительных линий

Распределительная сеть состоит из трехфазных источников питания, автоматических выключателей, распределительных линий, трансформаторов, нагрузок, заземления и т. Д. Распределительную сеть, в частности, можно описать с ответвлениями, отходящими в радиальном направлении от подстанции.

Разработана модель, которая может анализировать фазовый сдвиг между двумя точками на линии распределения. На рис. 3 показана упрощенная модель распределительных линий с трехфазными, четырехпроводными многожильными проводами.Линии распределения могут быть смоделированы как цепь с распределенными параметрами посредством применения вместо статической модели, основанной на теории схем Кирхгофа, теории проходящих волн. Сигнал мощности, проходящий через линию электропередачи, перемещается в соответствии с теорией электромагнитной передачи. Уравнение передачи для сигнала мощности применяется к линии распределения, как показано в формуле. (1). Величина и фаза напряжения и тока в распределительной линии меняются в зависимости от времени и местоположения.Кроме того, напряжение в уравнениях линии распределения изменяется в зависимости от влияния коэффициента отражения, который следует за импедансом нагрузки Z L в конце линии.

(1)

∂v (z, t) ∂t = −Ri (z, t) −L∂i (z, t) ∂t∂v (z, t) ∂t = −Gv (z, t) −C∂v ( z, t) ∂t, где R, L, G и C — сопротивление на единицу длины (Ом / м), полное сопротивление (Гн / м), проводимость (См / м) и параллельная емкость (Ф / м), соответственно. .

Что касается схемы со сбалансированным трехфазным питающим напряжением (v a , v b , v c ) и импедансом Y-нагрузки (Z a , Z b , Z c ), Сделано предположение, что по линиям протекают токи (i a , i b , i c ).Вдобавок предполагается, что форма волны мощности, подаваемой на линии, является синусоидальной. Отдельная фаза трехфазного сигнала напряжения разнесена на 120 ° и имеет частоту 60 Гц. Чтобы различить отдельные 3 фазы, используются символы A, B и C.

Рассмотрим распределительную линию с многозаземленной нейтралью, как показано на рис. 3. Применяя закон Кирхгофа к цепи 4-проводной заземленной нейтрали, матрица фазового импеданса получается по формуле. (2).

(2)

[VaVbVcVn] 1 = [VaVbVcVn] 2+ [Z′aaZ′abZ′acZ′anZ′baZ′bbZ′bcZ′bnZ′caZ′cbZ′ccZ′cnZ′naZ′nbZ′ncZ′nn] [IaIbIcIn]

Уравнение(2) может быть уменьшена 3 × 3 фазовая матрица, состоящая из собственного и взаимно эквивалентного импеданса для трех фаз. Обычно применяется метод редукции «Крон». Уравнение напряжения в матричной форме для линии задается формулой. (3) [6]:

(3)

[VaVbVc] 1 = [VaVbVc] 2+ [ZaaZabZacZbaZbbZbcZcaZcbZcc] [IaIbIc]

Во многих случаях анализ линии можно сформулировать с помощью компонентов импеданса последовательности, таких как импедансы положительной, отрицательной и нулевой последовательности для линии. Определение фазных напряжений между фазой и землей как функции последовательного напряжения между фазой и землей дается формулой.(4):

(4)

[VaVbVc] = [1 ·· 1 ·· 11 · a2 · a1 · a · a2] [V0V1V2], где a = 1,0 ∠120 °

Уравнение (3) можно преобразовать в область последовательности, умножив обе части на уравнение. (5)

(5)

[1 ·· 1 ·· 11 · a2 · a1 · a · a2] −1, а также подставив в определение фазных токов. Наконец, уравнение. (6) для преобразования фазных напряжений фаза-земля в напряжения последовательности получается с помощью:

(6)

[V0V1V2] 1 = [V0V1V2] 2+ [Z00Z01Z02Z10Z11Z12Z20Z21Z22] [I0I1I2], где диагональные члены матрицы — это импедансы последовательностей линии, такие что:

Импеданс прямой последовательности

Импеданс обратной последовательности

Недиагональные члены представляют собой взаимную связь между последовательностями.В идеализированном состоянии эти недиагональные члены будут равны нулю, как в формуле. (7). Чтобы это произошло, следует предположить, что линия была переставлена. В распределительных линиях высокого напряжения это обычно так. Когда линии транспонируются, взаимная связь между фазами (недиагональные члены) равны, и, следовательно, недиагональные члены матрицы импеданса последовательности становятся равными нулю [6].

(7)

[V0V1V2] 1 = [V0V1V2] 2+ [Z00Z11Z22] [I0I1I2]

В случаях, когда электрическая энергия течет по диаграмме направленности со стороны подстанции вдоль линии распределения к стороне потребителя, может происходить фазовый сдвиг между двумя точками в зависимости от протекания тока.

Для обозначения двух разных точек на линии распределения используются символы нижнего индекса 1 и 2. Напряжения в точке 1 распределительной линии задаются формулой. (8) во временной области.

(8)

va1 = va1m sin (wt − θa1) vb1 = vb1m sin (wt − 120 ° −θc1) vc1 = vc1m sin (wt + 120 ° −θc1)

Напряжения в другой точке 2 даются формулой. (9).

(9)

va2 = va2m sin (wt − θa2) vb2 = vb2m sin (wt − 120 ° −θb2) vc2 = vc2m sin (wt + 120 ° −θc2)

Чтобы определить фазы для точек 1 и 2, форму волны напряжения на временной оси необходимо преобразовать в сигналы частотной области.При условии, что включены только частотные составляющие 60 Гц, сигналы напряжения могут быть выражены в амплитудных и фазовых составляющих. Фазор выражается как вектор, который имеет величину и фазу. Используя формулу Эйлера, формы сигналов напряжения преобразуются в векторы, как показано в формуле. (10).

(10)

va1 = va1m sin (wt − θa1) = va1m Re {ej (wt − θa1)} = va1m Re {ejwte − jθa1} va2 = va2m sin (wt − θa2) = va2m Re {ej (wt − θa2)} = va2m Re {ejwte − jθa2}

Значения фаз отдельных точек продолжают колебаться со временем.Таким образом, чтобы определить фазовый сдвиг между двумя точками, необходимо выполнить синхронизацию по времени. Когда фазы точек 1 и 2 получены в условиях синхронизации и их фазовый сдвиг вычислен, это становится уравнением. (11).

Цифровые компьютеры могут использоваться для использования различных методов расчета фаз в двух точках. Могут быть рассмотрены расчеты расхода, расчеты тока короткого замыкания, анализ EMTP и т. Д. В этой статье используется программа MATLAB Simulink [11]. По сравнению с другими программами, программное обеспечение Simulink предлагает то преимущество, что не требует процесса компиляции исходного кода.Модель Simulink для вычисления значения фазы в определенной точке показана на рис. 4. Сигнал напряжения, прошедший через блок измерения (V1), генерируется как комплексные числа и снова преобразуется в вектор для величины и фазы [12 ]. После этого выходной сигнал фазы в радианах преобразуется в формат 360 °.

Моделирование Simulink для трехфазной распределительной системы

Фазовый сдвиг между двумя точками зависит от множества параметров, таких как конфигурация линии, силовое оборудование, условия работы системы и т. Д.Более подробные сведения о модели Simulink, такие как источники питания, линии, несимметричные нагрузки, трансформаторы, заземляющий резистор и система измерения фазы для моделирования фазы, объясняются ниже.

В первом случае входной источник выражается в терминах мощности с внутренним сопротивлением и индуктивностью, как показано на рис. 5. Установлена ​​мощность, достаточная для обеспечения мощности, используемой в нагрузке. Питание осуществляется по трехфазной схеме, а напряжение питания — синусоидальной формы. Нейтральная точка соединена с сопротивлением заземления.Выходная мощность подается в распределительные линии через трансформатор, соединенный звездой (Y) или треугольником (Δ).

На рис. 6 показан выходной сигнал Simulink для сигналов фазного напряжения A, B и C, передаваемых в систему распределения. Показаны фазные напряжения 13,8 кВ.

Для модели нагрузок Simulink могут использоваться различные формы, такие как постоянный импеданс, постоянная токовая нагрузка или постоянная емкость и т. Д. Модель постоянного импеданса — это линейная нагрузка, которая имеет последовательное значение сопротивления, индуктивности и емкости на заданной частоте.Эффективная и реактивная мощность, рассеиваемая в нагрузке, пропорциональна квадрату приложенного напряжения. Модель Simulink нагрузки с постоянным током полезна для распределения любого тока по линиям и используется в этой статье.

При моделировании трансформатора можно установить соотношение первичного и вторичного напряжений и способ подключения. Технические характеристики трансформатора, используемые при моделировании, включают 3-фазный трансформатор с 3-мя однофазными трансформаторами, а в первичной и вторичной обмотках возможно соединение Y и треугольника.В этой статье используется модель трансформатора, в которой учитываются внутренние потери, зависящие от внутреннего сопротивления и индуктивности. Современные трансформаторы имеют очень низкое сопротивление и падение напряжения, поэтому обычно фазовый сдвиг напряжения на трансформаторе рассчитывается как менее ± 5 °.

Земля моделируется как имеющая только резистивную составляющую. Предполагается, что сопротивление заземления составляет 5 Ом, что является стандартным значением для системы с несколькими заземлениями на 22,9 кВ [13].
Для линий распределения параметры представлены в виде симметричных (нулевых, положительных, отрицательных) составляющих [12, 14, 15].На рис. 7 показана система измерения, которая вычисляет фазовый сдвиг между двумя точками на одной линии.

Результаты моделирования и анализ

С помощью модели распределения образца, показанной на рис. 5, анализируется фазовый сдвиг. Есть несколько факторов, таких как задержка распространения, длина линии, распределенные параметры, ток нагрузки и т. Д., Которые влияют на фазовый сдвиг.
Если предположить, что электрические сигналы движутся со скоростью света, то для того, чтобы электрические сигналы прошли определенное расстояние, потребуется время распространения.Это означает, что фазы в двух точках одновременно не идентичны. Длина линии 14 км соответствует фазовому сдвигу 1 °. Фазовый сдвиг между двумя точками увеличивается пропорционально расстоянию между линиями. В таблице 1 показано увеличение фазовых сдвигов, которые соответствуют расстояниям между линиями 10 км, 50 км и 100 км. Когда расстояние до линии составляет 100 км, фазовый сдвиг из-за задержки распространения составляет 7,140 °.
Далее описывается фазовый сдвиг в результате падения напряжения в зависимости от параметров линии.Сдвиги напряжения и фазы происходят одновременно. Значения компонентов, используемых при моделировании уравнения. (6) заключаются в следующем [16].

  • Нулевая фаза Ro = 0,23 Ом / км, Lo = 5,478 мГн / км, Co = 0,008 мкФ / км

  • Положительная фаза R1 = 0,17 Ом / км, L1 = 1,21 мГн / км, C1 = 0,00969 мкФ / км

Сдвиги вызваны распределенными параметрами и расстоянием между линиями, как показано на рис. 8. Используется сбалансированная нагрузка 200 А с коэффициентом мощности 1,0. По мере увеличения линии раздачи она увеличивается пропорционально.На рис. 9 показаны результаты анализа фазового сдвига в зависимости от токовой нагрузки (I). Для каждой длины линии 50 км и 100 км рассчитывается фазовый сдвиг в соответствии с текущей нагрузкой. Для анализа используется постоянная токовая нагрузка с коэффициентом 1,0. При тех же условиях тока 100 А фазовый сдвиг 7,5 ° наблюдается для линии длиной 50 км и 15,6 ° наблюдается для 100 км.

Для анализа фазового сдвига, который зависит от внутреннего импеданса трансформатора, трансформатора с сопротивлением 0.015 о.е. и внутренняя индуктивность 0,035 о.е. В разводке Y-Y используется первичное напряжение 345 кВ и вторичное напряжение 22,9 кВ. Предполагается, что 3-фазные сбалансированные токовые нагрузки на 200 А протекают при мощности трансформатора 10 МВА. Фазовый сдвиг 0,33 ° наблюдается для напряжения между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Суммарные сдвиги фаз между двумя точками в соответствии со всеми упомянутыми факторами составляют: в случае токовой нагрузки 100 А и линии распределения 50 км, 3.57 ° + 7,5 ° = 11,1 °; а в случае токовой нагрузки 200 А и 100 км линии — 7,14 ° + 32 ° = 39 °.

Далее описывается влияние на фазовый сдвиг небалансных токовых нагрузок. Даже если распределительные линии и напряжения источника питания должны быть сбалансированными, между фазами возникает дисбаланс для фазовых сдвигов из-за несимметрии токовых нагрузок. Ссылаясь на метод расчета индекса коэффициента несимметрии напряжения, используемый IEEE [17], определение коэффициента несимметрии тока (CUF) вводится аналогично, как в уравнениях.(12) или (13).
Если используется ток реального времени, он определяется следующим образом:

(12)

% CUF = макс. Текущее отклонение от. Avgavg. Фазы. Ток × 100 = (макс (ia + ib + ic) — (ia + ib + ic) / 3) (ia + ib + ic) / 3 × 100или с использованием концепции фазоров

(13)

% CUF = макс. Отклонение тока от. Avgavg. Фазы. Ток × 100 = (макс (Ia + Ib + Ic) — (Ia + Ib + Ic) / 3) (Ia + Ib + Ic) / 3 × 100

Например, когда 3-фазная несимметричная токовая нагрузка с коэффициентом мощности 1,0 составляет Ia = 100A, Ib = 200A, Ic = 300A, коэффициент дисбаланса тока будет равен 50%.

На рис. 10 показаны текущие значения каждой фазы в соответствии с коэффициентами дисбаланса тока (CUF). Ток B-фазы должен поддерживаться постоянным, и когда ток A-фазы увеличивается, ток в C-фазе уменьшается на такую ​​же величину, в результате чего общая величина тока остается постоянной.
Для линии протяженностью 100 км отдельные фазы рядом с источником показаны в соответствии с коэффициентами дисбаланса токов, как на рис. 11. Изменения в отдельных фазах сигналов напряжения очень малы, и это означает, что эффекты, оказываемые несимметричными токовыми нагрузками, очень малы. довольно маленький.Однако для стороны нагрузки отдельные фазы для сигналов напряжения сильно меняются, чем на стороне источника, как показано на рис. 12. Изменения в отдельных фазах для сигналов напряжения увеличиваются пропорционально коэффициентам дисбаланса токовой нагрузки.
И фазовые сдвиги между двумя точками показаны на рис. 13. На линии A-фазы по мере уменьшения коэффициентов дисбаланса тока сдвиги уменьшаются, а на линиях B-фазы или C-фазы фазовые сдвиги увеличиваются до 56 ° или 49 °. В частности, когда коэффициент дисбаланса составляет 30% или более, сдвиг C-фазы увеличивается до 43.7 ° по сравнению с фазовым сдвигом 32 ° в состоянии баланса.
Кроме того, форма волны напряжения на двух концах линии C-фазы показана на рис. 14. Увеличение фазовых сдвигов из-за несбалансированных токовых нагрузок увеличивает вероятность ошибки при идентификации фаз в поле.

Заключение

Для того, чтобы определить абсолютную фазу на локальном узле, недавно разработанного метода, который сравнивает фазы в исходной точке и используется локальный сайт. На трехфазных линиях сравнительный фазовый сдвиг должен быть в пределах 60 °, чтобы определение абсолютных фаз могло быть достигнуто без ошибок.

Для правильного применения технологии идентификации фаз фазовые сдвиги анализируются в жестких условиях с сосредоточенными нагрузками в конце линий. Модели Simulink и теоретические методы представлены для анализа фазовых сдвигов между двумя точками.

Связанный с такими эффектами, как задержки распространения, задержки из-за параметров распределения линии, задержки из-за величины тока нагрузки и т. Д., Разность фаз 11 ° ~ 39 ° была приблизительно рассчитана для симметричных токов.Здесь дополнительный фазовый сдвиг произошел из-за несимметричных токовых нагрузок. При CUF 30% фазовые сдвиги между двумя точками на расстоянии 100 км были смоделированы так, чтобы увеличиваться до фазового сдвига 56,6 °, а не 30,8 ° в сбалансированных условиях. Учитывая сдвиг распространения, равный 7,14, общий фазовый сдвиг становится 63,74 ° (56,6 ° + 7,14 °), что выходит за пределы определенной границы 60 °. Когда учитываются изменения фазы из-за обмотки трансформатора, коэффициента мощности, большего увеличения тока, несовершенного транспонирования и т. Д., Ситуация ухудшается.

Результаты исследования показывают, что в распределительных системах следует устанавливать и эксплуатировать эталонные блоки в соответствующих масштабах, чтобы фазовый сдвиг между эталонной точкой и локальным участком находился в определенном диапазоне.

Для экстремальных дисбалансов нагрузки, таких как изменения в колебаниях проводки трансформатора, изменения распределенных параметров линии или возникновение отказов, вероятность ошибок в идентификации фазы увеличивается.

Для дальнейших исследований рассматривается более сложная неуравновешенная система.

БЛАГОДАРНОСТИ

Работа поддержана программой GRRC SUWON 2012-B5 провинции Кёнги. Мы высоко ценим совет, полученный от С. Дж. Чоя из Editech, Ltd.

Список литературы

[1] МакдональдДжон. «Проектирование электрических подстанций». 2-й. CRC Press; 2007.
[Google Scholar]
[2] Буврет-Мишель. «Метод телефазирования и система для удаленного определения неизвестных фаз линий передачи или распределения в электрической сети».Патент США 4626622. 1986.
[Google Scholar]
[3] ПоматтоЛоуренс А. «Устройство и метод определения фазы трехфазной линии электропередачи в удаленном месте». Патент США 5510700. 1996.
[Google Scholar]
[4] MartinKE и др. «Стандарт IEEE для синхрофазеров для энергосистем». IEEE Transactions on Power Delivery. 13 (1): 73–77. Январь 1998 г.
[CrossRef] [Google Scholar]
[5] Устройство и способ определения фазы кабеля в трехфазной распределительной сети.Пизингер Грегори Х. Патент США 7031859. 2006.
[Google Scholar]

[7] Ли Дже Чо, ShonSugoog. «Анализ и реализация для определения фаз линий электропередач». Информация, международный междисциплинарный журнал. 507–5515. 13 (2): март. 2010.

[8] ХуанЛифэн. Система домашней сети Power Line Communications (PLC), ИНФОРМАЦИЯ. Международный журнал. 11 (1): январь. 2008.
[Google Scholar]
[9] ЛиЧул Су, Хон Сен-Фил, Кан Сонмин, Ким Джехён.Исследование Руководства по аудиту информационной безопасности для системы SCADA, ИНФОРМАЦИЯ. Международный журнал. 12 (1): январь. 2009.
[Google Scholar]
[10] GaoMinxue. Богатство нации: эффективное измерение устойчивого развития, ИНФОРМАЦИЯ. Международный журнал. 4 (3): июль. 2001.
[Google Scholar]

[12] «Простой метод измерения разности фаз между синусоидальными сигналами». БертоттиФабио Луис, ХараМаркос Сантос, АбаттиПауло Хосе. Rev. Sci Instrum. 81: 115106.2010; DOI: 10.1063 / 1.3498897. (4 стр.).
[13] Рекомендуемая практика IEEE для заземления промышленных и коммерческих энергосистем. IEEE Std-142-1991. 1992.
[Google Scholar]
[14] CarsonJR. «Распространение волн в воздушных проводах с заземлением». Технический журнал Bell System. 5: 1926.
[CrossRef] [Google Scholar]
[15] KronG. «Тензорный анализ интегрированных систем передачи». Сделки AIEE. 71: 1952.
[Google Scholar]
[16] ZhangWG. «Применение анализа вейвлет-пакетов при обнаружении замыкания на землю в распределительной энергосистеме».Международная конференция по электротехнике. 2009.
[Google Scholar]
[17] KimJK. «Новый анализ коэффициента дисбаланса нагрузки». Труды Корейского института инженеров-электриков. 55 (2): 67–72. 2006.
[CrossRef]

Рис. 1.

Система идентификации фаз

Рис. 2.

Пример фаз в двух точках

Рис. 3.

3-фазный 4-проводной заземленный сегмент звезды модель

Фиг.4.

Модель расчета фазы от Simulink

Рис. 5.

Образец модели системы распространения Simulink

Рис. 6.

3-фазная форма волны напряжения от Simulink

Рис. 7.

Система измерения фазового сдвига

Рис. 8.

Фазовый сдвиг в зависимости от длины линии (при токовой нагрузке 200 А)

Рис. 9.

Фазовый сдвиг в зависимости от текущей нагрузки и длины линии

Рис. 10.
Фиг.11.

Фазовые сдвиги по сравнению с CUF (сторона источника)

Рис. 12.

Фазовый сдвиг относительно CUF (сторона нагрузки)

Рис.13.

Сдвиги фаз между двумя конечными точками

Рис.14.

Форма сигнала напряжения фазы C на обоих концах (100 км, 30% от CUF)

Таблица 1.

Фазовый сдвиг при распространении сигнала

Линейное расстояние 10 км 50 км 100 км 200 км
Разность фаз (град.) 0.710 3,570 7,140 14.280

Биография

Heejung Byun Она получила степень бакалавра наук в университете Сунгсил, Корея, в 1999 г. Степень Корейского передового института науки и технологий (KAIST), Корея, в 2001 году, и докторская степень. Получила степень в KAIST в 2005 году. С 2007 по 2010 год она работала старшим научным сотрудником в Samsung Electronics, Ltd. В настоящее время она является профессором факультета информационных и телекоммуникационных технологий Университета Сувон, Корея.Ее исследовательские интересы включают сетевой протокол, сетевое моделирование, проектирование контроллеров и анализ производительности.

Биография

Сугуг Шон Он является профессором факультета информации и телекоммуникаций Университета Сувона в Корее. Его исследовательские интересы включают компьютеры и встроенные системы, сетевой протокол, сетевое моделирование и сетевое программирование. Он получил степень бакалавра наук. (1982) степень в области электротехники Сеульского национального университета, его M.S. (1984 г.) степень в области электротехники Сеульского национального университета и его докторская степень. (1996 г.) степень в области электротехники и вычислительной техники Техасского университета в Остине.

Трехфазный ток — простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую. Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы.Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазная мощность и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система — с ней проще всего иметь дело.Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система — Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой заключается в напряжении.В трехфазной системе линейное напряжение (V LL ) и фазное напряжение (V LN ) связаны следующим образом:

или как вариант:

чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы — это преобразовать их в однофазную. Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт.Мощность в кВт на обмотку (одна фаза) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0,86 и линейном напряжении 400 В (В LL ):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто.Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная заметка по методу

Как правило, я запоминаю методику (а не формулы) и переделываю ее каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет — всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы.Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы — Пример

Сбалансированная трехфазная система с полной мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и межфазным напряжением В LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S 1 фаза (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) — это полная мощность одной фазы, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и заданное V LN = V LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко вывести из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несимметричные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, поскольку каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током. Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18.4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18,860 ВА = 18,86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несимметричные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (т.е.е. несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети. Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Резюме

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При вычислении тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

Трехфазное питание: объяснение треугольника и звезды

Электричество используется для питания множества устройств, которые предназначены для удобства и необходимости людей и процессов по всему миру. Трехфазное питание играет ключевую роль в проектировании электрических систем, а трехфазные фильтры электромагнитных помех являются важной частью электрических устройств на различных рынках, в первую очередь в тяжелых промышленных приложениях.Большинству устройств в промышленных приложениях требуется большая мощность для обеспечения достаточного количества электроэнергии для поддержки больших двигателей, систем отопления, инверторов, выпрямителей, источника питания и индукционных цепей. Из-за этого высокомощное оборудование обычно проектируется для трехфазного или многофазного переменного тока, в котором общая потребляемая мощность делится между многими фазами, оптимизируя систему энергоснабжения (генерацию и распределение) и конструкцию оборудования.

В трехфазной системе есть три проводника, по которым протекает переменный ток.Они называются фазами и обычно обозначаются как A, B и C. Каждая фаза настроена на одну и ту же частоту и амплитуду напряжения, но сдвинута по фазе на 120 °, обеспечивая постоянную передачу мощности во время электрических циклов.

Трехфазные конфигурации электропитания особенно важны, потому что они могут поддерживать в три раза большую мощность, используя всего в 1 ½ — 2 раза больше проводов, чем конфигурация с однофазным питанием. Это может помочь снизить стоимость и количество материалов, необходимых для проектирования системы.Это также может упростить конструкцию двигателя, исключив необходимость в пусковых конденсаторах.

Однако преобразование большой мощности (инвертирование, выпрямление) генерирует шум с чрезмерно высокими частотами (EMI), который обычно представляет собой высшие гармоники различных частот переключения.

По этой причине 3-фазные фильтры электромагнитных помех становятся особенно важными в трехфазных приложениях, поскольку они уменьшают количество электромагнитных помех, предотвращают нарушения в работе оборудования и помогают компаниям соблюдать правила электромагнитной совместимости.

Различия между Delta и WYE

Трехфазные системы могут быть сконфигурированы двумя различными способами для поддержания равных нагрузок; они известны как конфигурации Delta и WYE. Названия «Дельта» и «WYE» представляют собой специфические индикаторы форм, на которые напоминают провода после соединения друг с другом. «Дельта» происходит от греческого символа «Δ», а «WYE» напоминает букву «Y» и также известна как «звездная» цепь. Обе конфигурации, Delta и WYE обладают гибкостью для подачи питания по трем проводам, но основные различия между ними основаны на количестве проводов, доступных в каждой конфигурации, и текущем потоке.Конфигурация WYE приобрела популярность в последние годы, поскольку она имеет нейтральный провод, который позволяет подключать как фазу к нейтрали (однофазное), так и линейное (2/3 фазы).

Что такое фильтры трехфазной сети?

Трехфазные фильтры электромагнитных помех

разработаны в соответствии со строгими требованиями норм электромагнитной совместимости для промышленных приложений. Правила определяют максимально допустимые уровни шума (в дБ), разрешенные на линиях электропередач. Общие требования к конструкции 3-фазного фильтра электромагнитных помех включают входные токи, линейное напряжение, ограничение размера и требуемые вносимые потери.В дополнение к этому, конфигурация 3-фазного фильтра электромагнитных помех играет важную роль в конструкции.

Delta 3-фазный фильтр электромагнитных помех

3-фазные фильтры электромагнитных помех

Delta предназначены для уменьшения электромагнитных помех в устройствах, подключенных к трехфазному питанию, подключенному по схеме «треугольник». Конфигурация Delta состоит из четырех проводов; три токопроводящих жилы и один заземляющий провод. Фазовые нагрузки (например, обмотки двигателя) соединены друг с другом в форме треугольника, где соединение выполняется от одного конца обмотки к начальному концу другого, образуя замкнутую цепь.

В этой конфигурации нет нейтрального провода, но он может питаться от трехфазной сети WYE, если нейтральная линия не подключена / заземлена. Дельта-система используется для передачи энергии из-за более низкой стоимости из-за отсутствия нейтрального кабеля. Он также используется в приложениях, требующих высокого пускового момента.

Из-за отсутствия нейтрального провода конденсаторы, используемые в трехфазных фильтрах электромагнитных помех Delta, должны быть рассчитаны на линейное (междуфазное) напряжение, что может увеличить размер, вес и стоимость.Однако отсутствие нейтрального провода позволяет получить более высокие номинальные токи, чем WYE, и лучшую производительность при том же заданном кубическом объеме.

Проектирование и трехфазный дельта-фильтр электромагнитных помех
  1. Определите максимальную мощность, требуемую нагрузкой.
  2. Разделите максимальную мощность, требуемую нагрузкой, на 3, чтобы получить мощность на фазу.
  3. Разделите ответ на линейное напряжение.
  4. Умножьте предыдущий ответ на квадратный корень из 3.
Преимущества дельта-конфигурации
  • Дельта-конфигурации обычно могут быть разработаны для работы с более высоким током и более эффективны.
  • Защита для дельта-конфигураций может быть простой.
  • Конфигурации

  • Delta обычно устанавливаются для тяжелых условий эксплуатации и предпочтительны для выработки и передачи электроэнергии.

WYE 3-фазный фильтр для защиты от электромагнитных помех

Фильтры EMI

WYE предназначены для фильтрации типичных устройств преобразования мощности в режиме переключения и других приложений, требующих нейтрального подключения. Эта конфигурация состоит из пяти проводов; три проводника под напряжением, нейтраль и земля.В конфигурации WYE фазные нагрузки подключаются в единственной (нейтральной) точке, к которой подключается нейтральный провод.

Когда нагрузки WYE-конфигурации полностью сбалансированы, через нейтральный провод ток не течет. Когда нагрузки неуравновешены, через нейтральный провод проходит ток. Эта конфигурация позволяет использовать в фильтре конденсаторы более низкого напряжения (120 В переменного тока в системе 208 В переменного тока и 277 В переменного тока в системе 480 В переменного тока), что может привести к экономии затрат, веса и объема.

Во многих случаях нейтральный провод можно оставить плавающим.Однако, как упоминалось ранее, конфигурация WYE обеспечивает гибкость для подключения нагрузок в цепи между фазой и нейтралью или между фазами. В отличие от Delta, эта конфигурация может использоваться как четырехпроводная схема или пятипроводная схема. Конфигурации WYE обычно используются в сетях распределения электроэнергии. Это в первую очередь требуется в приложениях, требующих меньшего пускового тока и перемещаемых на большие расстояния.

Проектирование и трехфазный фильтр электромагнитных помех WYE
  1. Определите максимальную мощность, требуемую нагрузкой.
  2. Разделите максимальную мощность, требуемую нагрузкой, на 3, чтобы получить мощность на фазу.
  3. Разделите ответ на напряжение фаза-нейтраль / земля.
Преимущества конфигураций WYE
  • Предпочтительно для распределения электроэнергии, поскольку он может поддерживать однофазные (фаза-нейтраль), 2-фазные (междуфазные) и трехфазные нагрузки.
  • Точка звезды обычно заземлена, что делает ее идеальной для несимметричных нагрузок.
  • Для той же поддержки напряжения требуется меньшая изоляция.

Стоимость трехфазных фильтров линии питания Delta по сравнению с WYE

Конфигурация трехфазного дельта-фильтра электромагнитных помех может быть технически более рентабельной, чем конфигурации WYE, поскольку для нее требуется только трехжильный кабель вместо четырех, что снижает стоимость материалов для изготовления блоков. Однако некоторые из этих рентабельности могут быть компенсированы необходимостью в компонентах, рассчитанных на высокое напряжение.

Astrodyne TDI Трехфазный фильтр электромагнитных помех Дельта- и WYE-конфигурации

Astrodyne TDI предлагает 3-фазные фильтры электромагнитных помех в конфигурациях Delta и WYE, чтобы уменьшить электромагнитные помехи в различных приложениях и обеспечить соответствие международным стандартам излучения.Наши трехфазные фильтры электромагнитных помех находятся в диапазоне от 480 В / 520 В до 600 В переменного тока с номинальным током до 2500 А. Сетевые фильтры предлагаются в одно-, двух- и многоступенчатом исполнении, с более высокими значениями тока и напряжения, доступными по запросу.

Благодаря нашему обширному ассортименту фильтров и сильным конструктивным возможностям наша команда инженеров может гарантировать, что найдет наиболее эффективное решение для трехфазного фильтра электромагнитных помех, соответствующее любой спецификации и самым сложным приложениям.

Просмотрите нашу подборку трехфазных фильтров электромагнитных помех или свяжитесь с нашей командой, чтобы узнать больше о продукте, который поможет удовлетворить ваши требования.

Мониторинг только одной или двух из трех фаз

Вопросы

«Из-за нехватки места мы можем установить только два трансформатора тока (ТТ) для контроля трехфазной цепи. Есть ли поправочный коэффициент, который мы можем использовать для компенсации мониторинга только двух из трех фаз? »

«Что, если мы будем отслеживать только одну из трех фаз?»

Ответ

Для симметричных трехфазных четырехпроводных (звездообразных) цепей каждый трансформатор тока измеряет ровно одну треть общего тока.Поэтому, если вы измеряете две из трех фаз, вы должны умножить свои результаты на 1,5, чтобы масштабировать показания до правильного значения. Если вы измеряете только одну фазу, вам нужно умножить на 3, чтобы получить правильное значение.

Ограничения

Существует несколько различных способов разбалансировки трехфазной цепи, которые могут снизить точность при таком подходе:

  • Возможно, нагрузка не сбалансирована. Трехфазные двигатели, как правило, хорошо сбалансированы, но другие нагрузки могут отсутствовать.Если ваша нагрузка на самом деле состоит из нескольких нагрузок (например, мониторинг трехфазного подключения к полу здания), тогда существует высокая вероятность дисбаланса.
  • Напряжения от нейтрали (или земли) к каждой фазе могут быть несбалансированными. Всегда есть небольшой дисбаланс, но он может быть больше в зависимости от сервиса и других нагрузок. Например, если напряжение одной фазы на 1,0% выше, чем напряжение других фаз, и вы не контролируете одну фазу с высоким уровнем напряжения, ваши показания мощности будут равны 0.5% низкий.
  • В редких случаях однофазное напряжение может быть заземлено (так называемый «заземленный треугольник» или «заземленная ветвь»). В этом случае измеритель WattNode будет измерять нулевую мощность на заземленной фазе, поэтому простое решение — контролировать две другие фазы и исключить поправочный коэффициент 1,5. В этом случае для получения точных результатов необходимо контролировать обе фазы , активные (незаземленные).

Рекомендации

Если возможно, вам следует использовать портативный анализатор мощности или мультиметр (DMM), чтобы убедиться, что нагрузка достаточно хорошо сбалансирована.С помощью анализатора мощности вы можете измерить мощность на каждой фазе и сравнить. С помощью цифрового мультиметра вы можете проверить напряжения между фазой и нейтралью или фазой на землю, чтобы убедиться, что они очень похожи. Если у вас есть измеритель с токовыми клещами, вы также можете проверить ток в каждой фазе, чтобы убедиться, что они хорошо сбалансированы.

Разве теорема Блонделя не позволяет использовать два трансформатора тока для контроля трехфазной трехпроводной (треугольник) цепи?

Да, это означает, что можно спроектировать счетчик только с двумя элементами (и только с двумя трансформаторами тока) для контроля трехпроводной схемы треугольника.Но это не значит, что все счетчики могут этим воспользоваться. Чтобы использовать теорему Блонделя, одну из трех фаз необходимо использовать в качестве контрольной точки, так что две другие фазы измеряются относительно этой контрольной точки.

Архитектура счетчиков WattNode серий WNB и WNC позволяет использовать только землю или нейтраль в качестве опорных точек, но не одну из фаз напряжения. Следовательно, теорема Блонделя не может быть применена к этой серии измерителей WattNode, позволяющих использовать два трансформатора тока для трехпроводных незаземленных схем треугольника.Как отмечалось выше, если ваша нагрузка сбалансирована, вы можете использовать только один ТТ и умножить показания на 3. Или использовать два ТТ и умножить показания на 1,5.

Однако в приложениях, использующих трансформаторы напряжения (ТП), вторичная обмотка ТП может быть подключена к проводам для обеспечения контрольной точки. Следовательно, в этом приложении измерители серий WNB и WNC могут использоваться только с двумя трансформаторами тока. См. Рисунок 3: Мониторинг схемы треугольника на странице «Использование трансформаторов напряжения».

Измерители серии WND могут измерять 3-фазное, 3-проводное, треугольное, 4-проводное, дельта-соединение и треугольник с заземленным углом, используя только два трансформатора тока.

См. Также

.