Ne sadzīves tehnika, ne ražošanas aprīkojums nevar darboties bez stabila barošanas avota. Slodzes un sprieguma nelīdzsvarotība vai fāzes nelīdzsvarotība ir galvenais kļūmju un sabrukuma iemesls. Ar šo parādību var un ir jācīnās, kurai nepieciešama visaptveroša izpratne par trīsfāzu elektriskā tīkla darbības noteikumiem.
Ekskursija elektrotehnikas teorijā
Trīsfāzu maiņstrāvas sistēma tika ieviesta rūpniecībā vairāk nekā pirms gadsimta gandrīz tādā pašā formā, kādā tā ir saglabājusies līdz mūsdienām. Trīsfāzu tīkla galvenais attīstītājs ir Mihails Osipovičs Dolivo-Dobrovolskis – mājzinātnieks, kurš Nikola Tesla idejas balstīja uz savu attīstību.
Trīsfāzu tīkla priekšrocības ir acīmredzamas: ja magnētiskā lauka rotācijas laikā simetriski un konsekventi parādās strāva uz ģeneratora trīs polu tinuma, tās formu var viegli izmantot, lai apgrieztu elektriskās enerģijas pārvēršanu rotācijā. Zinātniskā un tehnoloģiskā progresa attīstības laikmetā spēja brīvi izmantot elektriskās mašīnas bija ārkārtīgi svarīga, un tā tas paliek..
Garantēts barošanas bloks AGM-7.5
Tomēr trīsfāzu barošanas sistēmai nav trūkumu. Katrā no fāzēm spriegumi ir savstarpēji savienoti ar simetrijas koeficientu. Trīsfāzu tīklā izšķir divu veidu elektriskos spriegumus: lineāru, kas darbojas starp fāzēm, un fāzi, ko mēra starp fāzi un neitrālo vadu. Ja katras fāzes slodze ir vienāda (simetriska), līnijas spriegums ir v3 reizes lielāks par fāzes spriegumu. Ņemot vērā, ka sprieguma polaritātes maiņa katrā fāzē mainās ar pārējo un daļēji pārklājas laikā, ievērojams nevienmērīgums slodžu sadalījumā noved pie nestabilas visas sistēmas darbības..
Fāzes nelīdzsvarotības cēloņi un sekas
Ar slodzes asimetrijas parādīšanos vienā no fāzēm tiek novērots fāzes sprieguma zudums, kamēr līnijas spriegums paliek nemainīgs. Par sprieguma dalītāju var uzskatīt ķēdi, saskaņā ar kuru tiek savienotas trīsfāžu slodzes: tās kritums visvairāk noslogotajā fāzē būs maksimāls zemas pretestības dēļ, savukārt vismazāk noslogotajās fāzēs spriegums pieaugs un mēdz būt lineārs. Citiem vārdiem sakot, spriegums starp fāzēm tiek sadalīts proporcionāli pievienotajai slodzei.
To mēs redzam sadzīves elektrotīklos: visi patērētāji ir savienoti dažādās fāzēs, taču nav garantijas, ka ar stingru darba režīmu un elektroiekārtu jaudas individualitāti slodze tiks sadalīta vienmērīgi. Tāpēc visizplatītākā slodžu savienošanas shēma trīsfāžu tīklā, ko sauc par “zvaigzni”, tiek papildināta ar neitrālu vadu, kas savienots ar centrālo punktu un elektriski savienots ar zemējuma sistēmu. Pateicoties šim papildinājumam, tiek ievērojami samazināta nesabalansēto slodžu ietekme uz fāzes spriegumiem, savukārt izlīdzināšanas efektivitāte ir ļoti atkarīga no neitrālā vadītāja vadītspējas..
Ja vadītspēja ir nepietiekama vai neitrālais vads tiek nogriezts, slodzes nelīdzsvarotība atkal palielinās un izraisa nevienmērīgu fāzes spriegumu sadalījumu. Šāds elektrotīkla darbības režīms ir pilns ar nopietnām sekām: palielinoties spriegumam katrā aktīvajā patērētājā, strāvas stiprums palielinās līdz robežvērtībām, neizdodas enerģijas pārveidošanas ierīču kapacitīvie filtri, palielinās izolācijas sabrukšanas varbūtība, pārkaršana un parazītu straumju palielināšanās tiek novērota trīsfāzu motoros. Nulles pārtraukums pilsētas tīklā noteikti radīs kaitējumu elektriskajām ierīcēm, kas savienotas ar neaizsargātu atzaru, pat ja tās šobrīd nedarbojas. Bieži vien aprīkojuma bojājumi ir neatgriezeniski, turklāt ievērojami palielinās ugunsgrēka iespējamība. Fāžu nelīdzsvarotība negatīvi ietekmē arī trīsfāžu barošanas avotus – pakāpeniskas jaudas transformatorus un trīsfāzu ģeneratorus..
Neitrālas stieples atjaunošana
Elektroenerģijas pārvadīšanai lielos attālumos tiek izmantoti kolosālie spriegumi, kuru dēļ ir iespējams samazināt vadītāju šķērsgriezumu līdz saprātīgām vērtībām. Tuvojoties patērētājam, pakāpeniski samazinās spriegums, izmantojot strāvas transformatorus, un pakāpeniski sazarojas elektrotīkls. Nav nepieciešams savienot transformatorus ar neitrālu vadu, tik brīnišķīgs vadītājs kā zemes garoza lieliski tiek galā ar šo uzdevumu. Tāpēc nulles pārtraukums var notikt tikai pārveidošanas pēdējā posmā: 6–0,4 kV pazeminošā apakšstacijā vai jebkurā zemsprieguma sadales tīkla punktā..
Lai izdomātu, kur neitrālā stieples pārtraukums ir iespējams, pievērsīsimies klasiskajam piemēram – daudzdzīvokļu ēkas trīsfāzu barošanas tīklam. Tehniskajā kanālā, kas savieno grīdas laukumus, var izvietot trīsdzīslu kabeli un kopēju zemējuma kopni. Neitrālo kopni ir iespējams arī savienot ar apakšstacijas zemes cilpu, izmantojot kabeļa ceturto serdi. Gandrīz visos gadījumos ir diezgan vienkārši noteikt pārtraukuma vietu, pietiek tikai ar voltmetru izmērīt elektrisko potenciālu starp nulles kopni un zemi. Ja ierīce parāda vērtības, kas ir tuvu fāzes sprieguma novirzei no normas, tad bojājuma vieta jāmeklē agrāk saskaņā ar shēmu, virzoties uz apakšstaciju.
Tas neattiecas uz gaisvadu elektrolīnijām. Neitrālais vads kopā ar fāzes sekos visā sadales tīkla garumā, sākot no apakšstacijas vai transformatora. Protams, neviens patstāvīgi nemērīs spriegumu starp neitrālo vadītāju un zemi uz katra gaisvadu pārvades līnijas pola. Pārtraukumu var noteikt tikai vizuāli, un vēl labāk – ar neatliekamās palīdzības dienesta darbinieku spēkiem. Turklāt mēs atzīmējam, ka nav jēgas patstāvīgi iezemēt neitrālo vadītāju jūsu atbildības jomā, jo šajā gadījumā visa tīkla izkraušana notiks gar patērētāja vadītāju, kas nozīmē, ka strāva plūst caur skaitītāju.
Invertora fāzes stabilizatori
Spriegumu un strāvu asimetrija ietekmē ne tikai patērētājus ar vienfāzes savienojumu, bet arī trīsfāžu abonentu tīklus, ieskaitot rūpnieciskos. Viens no efektīvākajiem veidiem, kā atrisināt fāzes nelīdzsvarotības problēmu, ir fāzes stabilizatora uzstādīšana. Atšķirībā no parastajiem mājsaimniecības sprieguma stabilizatoriem, fāzes stabilizatori novērš asimetriju, pastiprinot vai pārdalot slodzi..
Faktiski daudzfāzu balansēšanas stabilizatora funkciju var veikt, saliekot trīs vienfāzes sprieguma stabilizatorus. Tomēr, ja trīs ierīces tiek apvienotas vienā, tas var dot ievērojamas priekšrocības. Trīsfāzu ierīces darbības princips slēpjas faktā, ka tai ir viena ierīce enerģijas piegādei un pārveidošanai, kuras loma ir impulsa transformators. Īsāk sakot: vienfāzes stabilizators, kas uzstādīts uz vissagrozītāko fāzi, ir spiests kompensēt sprieguma palielināšanos, palielinot enerģijas patēriņu, ko papildina spēcīgs pārveidotāja efektivitātes samazinājums..
Trīsfāzu stabilizatori savukārt izlīdzināšanai nepieciešamo enerģiju iegūst no fāzēm, kurās spriegums ir lielāks par nominālo, kā dēļ pārvēršanas zudumi ir daudz mazāki. Šajā gadījumā neizkrautām fāzēm tiek veikta papildu slodze, tas ir, tiek stabilizēts ne tikai patērētājs, bet arī daļēji piegādes tīkls. Kopējā invertora klātbūtne arī ļauj uzturēt trīsfāzu tīklu ar īslaicīgu sprieguma trūkumu vienā no strāvas fāzēm..
Trīsfāzu sprieguma stabilizators FNEX SBW 100
Ne bez trūkumiem. Pirmkārt, tas ir ierīces sarežģītība un trīsfāžu stabilizācijas ierīču augstās izmaksas. Lielākoties fāzes stabilizatori tiek izmantoti mazu elektrisko iekārtu piegādē ar elektriskām iekārtām ar kopējo enerģijas patēriņu līdz 80–100 kVA: katlu mājas, pārvietojamās bāzes stacijas, mēbeļu veikali. Jaudīgākiem patērētājiem tiek nodrošinātas citas stabilizācijas metodes.
Balansēšanas transformatori
Cits ierīces tips strāvu un spriegumu stabilizēšanai ir balonu transformatori. Viņiem ir plašāks jaudas diapazons. Tīkliem ar enerģijas patēriņu līdz 400 kVA ieteicams uzstādīt TST tipa zemsprieguma transformatorus, jaudīgākiem – TMGSU tipa 6 / 0,4 kV balansēšanas transformatoriem.
Abu veidu transformatori atšķiras no parastajiem jaudas transformatoriem ar to, ka tiem ir papildu tinums. Tas atrodas paralēli primārajiem tinumiem un ir savienots starp darba nulli un transformatora viduspunkta zemes cilpu. Darbības princips ir vienkāršs: kad neitrālā vadā parādās slodžu asimetrija, parādās strāva, kas tiek pārraidīta uz transformatora magnētisko serdi, un pēc tam velk uz augšu visvairāk noslogoto fāzi. Kompensācija tiek veikta automātiski dažādu fāžu svārstību periodu atšķirību dēļ.
TMGSU transformatori praktiski neatšķiras no zemsprieguma baloniem. Fāžu balansēšanas ierīces novietošana uz leju-pārveidošanas stadijā vienkārši ļauj izslēgt papildu pārveidošanas ķēdi un attiecīgi izvairīties no papildu zaudējumiem magnētiskajā ķēdē. Vienkāršība, uzticamība un zemās izmaksas padara Balun transformatorus par labāko risinājumu tīkliem ar zemām sinusoidālās tīrības prasībām. Tomēr transformatoriem nav tik plaša aizsardzības un stabilizācijas funkciju klāsta, kādi ir invertora tipa ierīcēm..
Aizsardzība pret pārspriegumu
Nu kā ir ar patērētājiem ar vienfāzes savienojumu? Diemžēl nav iespējams kaut kā ietekmēt nelīdzsvarotības iespējamību un no tā izrietošo sprieguma palielināšanos. Šādas parādības periodiski notiek, vaina ir nepietiekamā galveno tīklu aprīkojumā, darba trūkumā slodžu prognozēšanā un elektrifikācijas sistēmu nožēlojamajā tehniskajā stāvoklī..
Tomēr jūs joprojām varat aizsargāt savas elektriskās iespējas. Vienkāršākais veids ir uzstādīt sprieguma releju, kas izslēgs objekta piegādi, kad tīklā parādīsies maksimālie darbības parametri. Ja pat īslaicīgs strāvas padeves trūkums objektā ir nepieņemams, ir divi veidi, kā aizsargāties pret fāžu nelīdzsvarotību: uzstādīt vienfāzes stabilizatoru vai aprīkot automātisko pārsūtīšanas slēdžu ievades-sadales grupu ar autonomu enerģijas avotu.
Fāžu nelīdzsvarotība: cēloņi un aizsardzība
Fāžu nelīdzsvarotība ir bīstams stāvoklis, kas var nelabvēlīgi ietekmēt gaismas instalāciju. Šī WordPress ziņa sniedz detalizētu informāciju par fāžu nelīdzsvarotības cēloņiem un veidiem, kā to novērst un aizsargāt, lai pasargātu gaismas instalāciju no bojājumiem. Ziņa apraksta dažādas aizsargāšanas metodes, sākot no pareiza aprites ķēdes, transformatora un citu savienojuma veidošanas līdz drošības aparātiem, tādējādi nodrošinot, ka fāžu nelīdzsvarotības draudi netraucē gaismas instalāciju.
Inženiertehniskās sistēmas
Kā var novērst fāžu nelīdzsvarotību un kādi ir tās cēloņi?