Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Obsah článku



Domácí spotřebiče ani výrobní zařízení nemohou fungovat bez stabilního napájení. Nerovnováha zátěže a napětí nebo fázová nerovnováha je hlavní příčinou poruch a poruch. Tento jev lze a měl by se bojovat, což vyžaduje komplexní pochopení pravidel pro provoz třífázové elektrické sítě.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Exkurze do teorie elektrotechniky

Třífázový střídavý systém byl do průmyslu zaveden před více než stoletím, prakticky ve formě, ve které přežil dodnes. Hlavním vývojářem třífázové sítě je Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolsky, domácí vědec, který jako základ svého vývoje vzal myšlenky Nikola Tesly..

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Výhody třífázové sítě jsou zřejmé: Pokud se během otáčení magnetického pole na třípólovém vinutí generátoru objeví proud symetricky a trvale, lze jeho tvar snadno použít k obrácení přeměny elektrické energie na rotaci. V době rozvoje vědeckého a technologického pokroku byla schopnost volně používat elektrické stroje nesmírně důležitá a zůstává tomu tak..

Fázová nerovnováha: příčiny a ochranaGarantovaná napájecí jednotka AGM-7,5

Třífázový napájecí systém však nemá své nevýhody. Napětí v každé z fází jsou vzájemně propojena koeficientem symetrie. V třífázové síti se rozlišují dva typy elektrického napětí: lineární, působící mezi fázemi a fáze, která se měří mezi fází a neutrálním drátem. Pokud je zátěž v každé fázi stejná (symetrická), je síťové napětí v3krát vyšší než fázové napětí. Vzhledem k tomu, že obrácení polarity napětí v každé fázi se střídá se zbytkem a částečně se překrývá v čase, vede k výrazným nerovnostem v rozložení zátěže k nestabilnímu provozu celého systému..

Příčiny a důsledky fázové nerovnováhy

Když se objeví asymetrie zátěže, je v jedné z fází pozorována ztráta fázového napětí, zatímco síťové napětí zůstává konstantní. Okruh, podle kterého jsou připojeny třífázové zátěže, lze považovat za dělič napětí: jeho pokles v nejvíce zatížené fázi bude maximální kvůli nízkému odporu, zatímco v nejméně zatížených fázích se napětí zvýší a bude mít tendenci k lineárnímu. Jinými slovy, napětí napříč fázemi je rozděleno v poměru k připojené zátěži.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Toto pozorujeme v energetických sítích pro domácnost: všichni spotřebitelé jsou připojeni k různým fázím, ale není zaručeno, že při přísné individualitě provozních režimů a výkonu elektrických zařízení bude zatížení rovnoměrně rozloženo. Proto je nejběžnější schéma pro připojení zátěží ve třífázové síti, nazývané „hvězda“, doplněno neutrálním drátem připojeným k centrálnímu bodu a elektricky připojeným k uzemňovacímu systému. Díky tomuto přidání je efekt nevyvážených zátěží na fázové napětí výrazně snížen, zatímco vyrovnávací účinnost je vysoce závislá na vodivosti neutrálního vodiče..

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Pokud je vodivost nedostatečná nebo je přerušen nulový vodič, nevyváženost zátěže se opět zvyšuje a způsobuje nerovnoměrné rozdělení fázového napětí. Tento způsob provozu energetické sítě je spojen s vážnými důsledky: se vzrůstajícím napětím u každého aktivního spotřebitele se zvyšuje proudová síla až k mezním hodnotám, selhání kapacitních filtrů zařízení pro přeměnu energie, u třífázových motorů je pozorována pravděpodobnost zvýšení izolace, přehřátí a zvýšení parazitárních proudů. Nulová přestávka v městské síti jistě způsobí poškození elektrických spotřebičů připojených k nechráněné větvi, i když v tuto chvíli nefungují. Poškození zařízení je často nevratné a navíc se výrazně zvyšuje pravděpodobnost požáru. Fázová nerovnováha také negativně ovlivňuje třífázové napájecí zdroje – sestupné výkonové transformátory a třífázové generátory..

Obnovení neutrálního drátu

Pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti se používá kolosální napětí, díky kterému je možné snížit průřez vodičů na rozumné hodnoty. Když se přiblížíte ke spotřebiteli, dochází k postupnému snižování napětí pomocí výkonových transformátorů a postupnému větvení napájecí sítě. Není třeba spojovat transformátory s neutrálním drátem, tak skvělým dirigentem, jakým zemská kůra dokonale zvládne tento úkol. Nulové přerušení tedy může nastat pouze v konečné fázi transformace: rozvodna 6-0,4 kV nebo v kterémkoli bodě nízkonapěťové distribuční sítě.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Abychom zjistili, kde je možné přerušení neutrálního drátu, obraťme se na klasický příklad – třífázovou napájecí síť bytového domu. V technickém kanálu propojujícím podlahové oblasti lze položit třížilový kabel a společnou uzemňovací sběrnici. Je také možné připojit neutrální sběrnici k uzemňovací smyčce rozvodny pomocí čtvrtého jádra kabelu. V téměř všech případech je poměrně jednoduché určit polohu přerušení, stačí změřit elektrický potenciál mezi nulovou sběrnicí a zemí voltmetrem. Pokud zařízení vykazuje hodnoty blízké odchylce fázového napětí od normy, musí být místo poškození hledáno dříve podle schématu, směrem k rozvodně..

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Situace je jiná u venkovních elektrických vedení. Neutrální vodič následuje fázové vodiče po celé délce distribuční sítě, počínaje rozvodnou nebo transformátorem. Samozřejmě nikdo nebude nezávisle měřit napětí mezi neutrálním vodičem a zemí na každém pólu nadzemního přenosového vedení. Přerušení lze určit pouze vizuálně a ještě lépe – silami pracovníků záchranné služby. Dále upozorňujeme, že nemá smysl samostatně uzemňovat neutrální vodič ve vaší oblasti odpovědnosti, protože v tomto případě dojde k vyložení celé sítě podél vodiče zákazníka, což znamená, že proud protéká měřidlem.

Stabilizátory fázového střídače

Asymetrie napětí a proudů trpí nejen spotřebitelé s jednofázovým připojením, ale také třífázové účastnické sítě, včetně průmyslových. Jedním z nejúčinnějších způsobů řešení problému fázové nerovnováhy je instalace stabilizátoru fáze. Na rozdíl od konvenčních stabilizátorů napětí v domácnosti eliminují fázové stabilizátory asymetrii zesílením nebo přerozdělením zátěže..

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Ve skutečnosti může být funkce polyfázového vyvažovacího stabilizátoru prováděna sestavením tří jednofázových stabilizátorů napětí. Pokud jsou však tři zařízení sloučena do jednoho, může to znamenat významné výhody. Princip činnosti třífázového zařízení spočívá v tom, že má jedno zařízení pro ukládání a přeměnu energie, v jehož roli je pulzní transformátor. Stručně řečeno: jednofázový stabilizátor, instalovaný ve fázi saggingu, je nucen kompenzovat nárůst napětí zvýšením spotřeby energie, což je doprovázeno výrazným snížením účinnosti převodníku..

Třífázové stabilizátory zase odebírají energii nezbytnou pro vyrovnávání z fází, kde je napětí vyšší než jmenovité, díky čemuž je množství konverzních ztrát mnohem nižší. V tomto případě je prováděno další zatížení nezatížených fází, to znamená, že je stabilizován nejen spotřebitel, ale také částečně zásobovací síť. Přítomnost společného střídače také umožňuje udržovat třífázovou síť s dočasným nedostatkem napětí na jedné z výkonových fází.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochranaTřífázový stabilizátor napětí FNEX SBW 100

Ne bez vad. Zaprvé je to složitost zařízení a vysoká cena třífázových stabilizačních zařízení. Fázové stabilizátory se většinou používají při napájení malých podniků vybavených elektrickým zařízením s celkovou spotřebou energie do 80–100 kVA: kotelny, základní stanice mobilní komunikace, prodejny nábytku. Pro silnější spotřebitele jsou k dispozici další metody stabilizace.

Vyvažovací transformátory

Dalším typem zařízení pro stabilizaci proudů a napětí jsou balunové transformátory. Mají širší rozsah výkonu. Pro sítě se spotřebou energie do 400 kVA se doporučuje instalovat nízkonapěťové transformátory typu TST, pro výkonnější – vyrovnávací transformátory 6 / 0,4 kV typu TMGSU.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Oba typy transformátorů se liší od konvenčních výkonových transformátorů tím, že mají další vinutí. Je umístěn paralelně s primárními vinutími a je spojen mezi pracovní nulou a zemní smyčkou ve středu transformátoru. Princip činnosti je jednoduchý: když se v neutrálním vodiči objeví asymetrie zátěží, vzniká proud, který je přenášen do magnetického jádra transformátoru a poté vytáhne nejvíce zatíženou fázi. Kompenzace se provádí automaticky kvůli rozdílu v periodě oscilace různých fází.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Transformátory TMGSU se prakticky neliší od nízkonapěťových balunů. Umístění zařízení pro vyrovnávání fáze do fáze transformace sestupného přechodu jednoduše umožňuje vyloučit další transformační řetězec a podle toho se vyhnout dalším ztrátám v magnetickém obvodu. Díky jednoduchosti, spolehlivosti a nízkým nákladům jsou balunové transformátory nejlepším řešením pro sítě s nízkými požadavky na sinusovou čistotu. Transformátory však nemají tak širokou škálu ochranných a stabilizačních funkcí, jaké mají zařízení typu střídače..

Ochrana před vysokým napětím

A co zákazníci s jednofázovým připojením? Bohužel není možné nějakým způsobem ovlivnit pravděpodobnost nerovnováhy a výsledné zvýšení napětí. K těmto jevům dochází pravidelně, chyba je v nedostatečném vybavení hlavních sítí, nedostatečné práci na předpovídání zátěží a politováníhodném technickém stavu elektrifikačních systémů.

Fázová nerovnováha: příčiny a ochrana

Stále však můžete chránit svá vlastní elektrická zařízení. Nejjednodušší způsob je nainstalovat napěťové relé, které vypne napájení objektu, když se v síti objeví maximální provozní parametry. Pokud je nepřijatelný i dočasný nedostatek energie v zařízení, existují dva způsoby, jak se chránit před fázovou nerovnováhou: instalace jednofázového stabilizátoru nebo vybavení skupiny s automatickým převodem vstupu a distribuce samostatným zdrojem energie.

Přečtěte si více  Náklady na vytápění: jak ušetřit peníze a nezmrazovat
Ohodnoťte tento článek
( Zatím žádné hodnocení )
Agatha Poradce
Nejlepší tipy a triky
Comments: 3
  1. Kristýna

    Jaké jsou nejčastější příčiny fázové nerovnováhy a jak se může jednotlivec chránit před jejím vznikem?

    Odpovědět
  2. Klára

    Jaké jsou hlavní příčiny fázové nerovnováhy a jak se může člověk chránit před jejím vlivem?

    Odpovědět
  3. Pavel Janda

    Můžete mi prosím poskytnout více informací ohledně příčin fázové nerovnováhy a možných způsobů její ochrany? Chci lépe porozumět tomuto jevu a naučit se, jak se bránit jeho negativním dopadům. Děkuji!

    Odpovědět
Přidejte komentáře