Перекос фаз в трехфазной: Перекос фаз

Содержание

Перекос фаз

продукция компании

Однофазные
стабилизаторы напряжения
- до 5 кВт
- до 10 кВт
- до 15 кВт
- до 30 кВт
Трехфазные
стабилизаторы напряжения
- до 15 кВт
- до 30 кВт
- до 50 кВт
- до 80 кВт
- до 100 кВт
Инверторные
стабилизаторы напряжения
Переносные
стабилизаторы напряжения
- для аудиотехники
- для газового котла
- для холодильника
Релейные
стабилизаторы напряжения
Стойки
(3.5 — 42 кВт)
ИБП
(300 В — 16 кВт)
Аккумуляторы
(12 В — 100 Ач)

Главная
org/ListItem»> Статьи
Перекос фаз

Перекос фаз

Перекос фаз – это нарушение в работе трехфазной электрической сети, при котором одна или две фазы получают существенно большую нагрузку. В промышленных сетях перекос фаз приводит к заметному падению мощности трехфазных электроприборов, например, двигателей. Но это явление имеет значение не только в промышленных, но и в бытовых условиях.

Опасность перекоса фаз в домашних электросетях

Ряд электроприборов, часто применяемых быту, относятся к числу устройств, для которых характерна реактивная нагрузка. Это, например, вентиляторы и компрессоры холодильников. Приборы этого типа хуже защищены от перепадов напряжения, а значит, именно на них перекос фаз сказывается сильнее всего. Он может даже привести к выходу таких электроприборов из строя.
Механизм возникновения проблем выглядит следующим образом. При перекосе нагрузка фазы распределяется неравномерно.

На той фазе, где нагрузка оказалась завышенной, напряжение падает, а на недогруженной – повышается. И недостаточное, и превышающее норму напряжение чревато неполадками в работе электроприборов. Особенно опасны скачки напряжения для устройств, которым для нормального функционирования нужно много энергии, например, для насосов различного назначения.

Как устранить проблему?

Чтобы избежать проблем, связанных с перекосом фаз, используют трехфазный автомат. Это защитное устройство срабатывает, если хотя бы по одной фазе нагрузка превысила расчетную. В этом случае автомат отключит электричество на всей подключенной к нему линии. Такой подход действительно защищает технику от скачков напряжения, но в тоже время он приводит к тому, что мощности электросети используются не полностью.
В качестве примера рассмотрим трехфазный автомат на 16 А. Если 16 А – это максимально допустимая нагрузка по силе тока на одну фазу, то максимальная возможная мощность составит 48 А.

Но система отключится, если показатель в 16 А будет превышен только на одной фазе, вне зависимости от того, какова нагрузка на других. В результате сеть используется не в полную силу.
Избежать подобных проблем можно, уделив внимание распределению нагрузки еще на этапе проектирования здания. Электросеть можно проложить таким образом, чтобы нагрузка равномерно распределялась по фазам, и перекоса просто не возникало. Но для этого нужно еще при проектировании принять во внимание потребляемые мощности.
Перераспределить напряжение можно и в электросети здания, которое уже эксплуатируется. Для этого с помощью вольтметра замеряют напряжение по отдельности на каждой фазе.

Устранение перекоса фаз на практике

В городских многоквартирных домах электросети проектируются с учетом проблемы перекоса фаз. Чтобы снизить вероятность ее возникновения, трехфазная сеть прокладывается так, чтобы каждая фаза использовалась для питания одного из подъездов.

В результате, если жильцы будут использовать примерно одинаковое количество электроприборов, нагрузка будет равномерной, а установленный на подстанции понижающий трансформатор сможет работать в оптимальном режиме.
Однако на практике такая ситуация реализуется не всегда, ведь многие потребители не только не стремятся экономить электричество, но и подключают к сети мощные электроприборы. Особенно часто такое явление наблюдается в сельской местности. Наличие на одной из фаз большой активной нагрузки создает неблагоприятные условия для работы трансформатора, поскольку ток в одном из его плеч становится больше, чем в других.

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.

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:

Возникновение неисправностей подключенных электрических устройств, оборудования и приборов, снижение их срока эксплуатации.
Неисправности источников электроэнергии: повреждения, повышение расхода энергии, снижение срока службы источника.
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%.

Трехфазная сбалансированная и несбалансированная система/нагрузка

Трехфазная сбалансированная и несбалансированная система/нагрузка https://www.theelectricalguy.in/wp-content/uploads/2020/06/Balanced-vs-unbalanced-1024×576.jpg 1024 576 Гаурав Дж. Гаурав Дж. https://secure.gravatar.com/avatar/87a2d2e0182faacb2e003da0504ad293?s=96&d=mm&r=g 13 июня 2020 г. 18 июня 2020 г.

Трехфазная симметричная система или нагрузка и Трехфазная несбалансированная система или нагрузка — два наиболее часто используемых понятия в энергосистеме. Но что мы на самом деле подразумеваем под сбалансированной или несбалансированной трехфазной системой? Какие параметры определяют, является ли система сбалансированной или несбалансированной? Итак, если вы хотите получить подробную информацию и основы трехфазной сбалансированной и несбалансированной системы, посмотрите видео.

Когда мы говорим о 3-фазной симметричной или 3-фазной несимметричной системе, мы должны сначала знать очень простую вещь, то есть не источник решает, является ли система сбалансированной или несбалансированной (до тех пор, пока обмотка источника-генератора не будет размещена неправильно, это очень редкий случай). Именно нагрузка определяет, является ли система сбалансированной или несбалансированной. Теперь сначала разберемся со сбалансированной системой.

Трехфазная сбалансированная система

Как известно, в трехфазной системе фазные напряжения или токи смещены относительно друг друга на 120 град. Это связано с тем, что обмотки генератора расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга. Рассмотрим обмотку, соединенную звездой, как показано на рисунке ниже.

Теперь, если к нему подключить нагрузку, мы можем назвать его системой. Допустим, мы подключили равную нагрузку на каждую обмотку. Поскольку нагрузка на систему одинакова, ток, протекающий по каждой фазе, одинаков. Таким образом, фазовый угол между напряжением и током составляет 120 градусов, как показано на рисунке ниже.

Кроме того, если ваша нагрузка абсолютно одинакова на всех трех фазах, ток, протекающий через нейтральный проводник, также равен нулю. Как? Посмотрим на это.

Если вы внимательно посмотрите на схему, то обнаружите, что сумма обратных токов в каждом случае равна нулю. Например, в момент времени, соответствующий 240°,

Ic = Imax
Ib = Ia = -0,5 Imax.

Итак, если мы добавим эти обратные токи, мы получим сумму =0, и это верно для каждого экземпляра.

Ia + Ib + Ic = (-0,5Imax – 0,5Imax) + Imax
Ia + Ib + Ic = – Imax + Imax = 0

Таким образом, мы можем удалить нейтральный проводник, не влияя на напряжение или ток в цепи. Это применимо только для идеально сбалансированной системы, т.е. системы с одинаковой нагрузкой на каждую фазу. И мы можем назвать такую систему как СБАЛАНСИРОВАННАЯ СИСТЕМА.

Свойства сбалансированной системы

Форма сигнала идеально синусоидальная, т.е. по величине и фазовому сдвигу 120 градусов
Ток, протекающий по каждой фазе, идентичен.
Через нейтраль не протекает ток.
Потеря мощности очень низкая или отсутствует.

Конечно такая система идеальна и существование которой сомнительно. Большинство систем несбалансированы, как и наша система распределения. А свойства несбалансированной системы совершенно противоположны тому, что мы только что видели.

Трехфазная несбалансированная система

Теперь давайте увеличим нагрузку на одну из фаз нашей системы. Поскольку мы увеличили нагрузку на одну фазу, она будет потреблять больше тока, чем две другие фазы. А это создаст дисбаланс в системе. И здесь вам понадобится нейтральный проводник. Форма волны теперь нарушена с точки зрения амплитуды и фазового сдвига. Это еще больше приведет к потере мощности в системе.

Пример сигнала несбалансированной системы

Система становится несбалансированной по следующим причинам.

Дисбаланс в обмотке 3-фазного оборудования, такого как 3-фазный асинхронный двигатель. Если реактивы трех обмоток неодинаковы, то в системе будет потребляться неравный ток.
Неравномерная нагрузка на систему. Это приводит к тому, что больший ток протекает через одну конкретную фазу, к которой подключена нагрузка.

Это две основные и основные причины дисбаланса в системе. 92 R потерь,

Кроме того, несбалансированная система может вызвать отключение частотно-регулируемых приводов, используемых для асинхронных двигателей.

Вы увидите, что в нашей системе распределения всегда имеется нейтраль. Это связано с тем, что нагрузка на фазы не определена или не равна. И, следовательно, разные фазы потребляют разный ток, что делает систему распределения несбалансированной.

Свойства несбалансированной системы.

Сигналы искажены по величине и фазовому углу.
Ток, протекающий по фазам, неодинаков.
Нейтральный требуется.
Потери мощности больше.

Моделирование Matlab

Я также выполнил моделирование Matlab, чтобы проверить, что все, что мы узнали о сбалансированной и несбалансированной системе, верно или нет. Чтобы увидеть симуляцию, посмотрите видео, приведенное в начале этого урока.

Асимметрия фаз и почему это важно

Механическое и электрическое поведение машин тесно связаны. Системы MBVI могут по-новому взглянуть на поведение оборудования, указав на некоторые скрытые нагрузки, говорит директор по операциям Faraday Predictive Джефф Уокер 9.0007

Асимметрия фаз может звучать как неинтересное, занудное измерение качества электропитания, малоинтересное никому, кроме инженеров-электриков, следящих за поездами.

Но на самом деле асимметрия фаз важна для инженеров по техническому обслуживанию по нескольким причинам.

Может вызывать значительные дополнительные механические нагрузки на валы и передачи в результате создаваемых крутильных колебаний; это может сократить срок службы ваших двигателей в результате повышенного тепловыделения внутри двигателя; и это само по себе может быть вызвано определенными механическими аспектами машины, которые создают колебания крутящего момента на определенных частотах.

Что с этим делать?

Причины асимметрии фаз

Асимметрия фаз означает, что три фазы трехфазной сети не имеют одинаковой величины – например, здесь одна фаза (красная) больше двух других:

Может возникнуть асимметрия фаз либо по напряжению, либо по току – или, скорее всего, по обоим.

Дисбаланс напряжения обычно вызывается подачей электроэнергии к машине, а не самой машиной.

Асимметрия тока может быть вызвана либо асимметрией напряжения, либо проблемой с проводкой к двигателю, неисправностью двигателя или поведением приводимой машины.

Неравное сопротивление в кабелях, идущих к двигателю, может привести к снижению тока в одной фазе. Обычно проблема возникает в ненадежных или ослабленных разъемах. Тепловизионные камеры часто могут помочь быстро определить проблему такого рода.

Механическое поведение , которое создает более высокую скручивающую нагрузку на машину в одном и том же месте при каждом обороте вала, например, трение деформированного тормозного диска или эллиптического тормозного барабана, или трение изогнутого или эксцентрикового вала, также может привести к дисбалансу тока. Поскольку более высокая нагрузка приводит к более высокому току, трение в одной и той же точке при каждом обороте вызовет более высокий ток в соответствующей точке обмотки статора.

Влияние асимметрии фаз

Асимметрия тока приводит к нагреву обмоток статора, так как для обеспечения того же общего крутящего момента требуется более высокий ток. Обычно 1 % дисбаланса напряжения вызывает 5 % дисбаланса тока, что приводит к повышению температуры на 10 ÅãC, что, в свою очередь, вдвое сокращает срок службы обмоток двигателя.

Небаланс тока приводит к колебательному крутящему моменту на выходе двигателя, что создает дополнительные нагрузки на валы, муфты и срезные штифты.

На первой диаграмме ниже представлена полярная диаграмма силы магнитного поля (которое управляет крутящим моментом двигателя) в трехфазном двигателе. Когда все три фазы равны, получается магнитное поле постоянной силы, вращающееся с постоянной скоростью.

Если одна из фаз слабее, например, из-за высокого сопротивления в подаче на эту фазу, магнитное поле, создаваемое этой фазой, будет слабее, чем две другие, что приведет к эллиптическому графику крутящего момента (средний рисунок). Крутящий момент увеличивается и уменьшается дважды за цикл, создавая колебательную нагрузку крутящего момента на вал, муфту, трансмиссию и ведомую машину, что может привести к усталостным отказам таких компонентов, как срезные штифты.

Процесс может работать и по-другому: нагрузка, создающая колебательный момент один раз за оборот, приведет к большему току, потребляемому фазой, связанной с расположением повышенной нагрузки (см.