Proč fáze zmizí a co dělat v tomto případě

Co je to fázová nerovnováha: Fázová nerovnováha je stav elektrické sítě, ve kterém jsou jedna nebo dvě ze tří fází zatíženy více než ostatní. Současně dochází k výraznému snížení výkonu třífázových elektrických zařízení, především motorů a transformátorů. To se ale týká průmyslových sítí.

V domácích podmínkách je nerovnováha výraznější a může hrozit i porucha elektrospotřebičů s převažující jalovou zátěží. Patří mezi ně kompresory chladniček, ventilátory a zařízení s jednoduchými napájecími transformátory. Tedy vše, co nemá zřetelné galvanické oddělení od sítě a ochranný obvod proti přepětí a poklesům napětí.

Je třeba poznamenat, že existují různé typy nerovnováhy elektrické sítě. V závislosti na typu problému je vybrán nejoptimálnější způsob jeho řešení. Zastavme se u nejčastější a zároveň nejjednodušší situace – fázové nerovnováhy způsobené nerovnoměrným rozložením vnitrosíťové zátěže.

Většina sítí je třífázových. Pokud je v nich zátěž rozložena nerovnoměrně, v důsledku čehož dojde k přetížení jedné nebo dvou fází a podtížení třetí (nebo dvou) dochází ke zkosení. V praxi to může vypadat následovně: naprostá většina jednofázových zátěží je napájena z jedné fáze, zatímco zbytek nemusí být využit vůbec nebo minimálně.

Nejčastějšími poruchami jsou situace, kdy je napájení transformátorů připojeno bez zohlednění jejich příkonu. Stává se tedy, že fyzicky mají fáze přibližně stejný počet spojení, ale výkon spotřebovaný těmito spojeními se výrazně liší.

Čtěte také: Vyrobte si elektrolyzér vlastníma rukama

Koncentrace zařízení s vysokou spotřebou energie na jednu fázi nevyhnutelně způsobuje nerovnoměrné zatížení mezi fázemi. Totéž lze říci o veřejných a průmyslových zařízeních – ve všech případech je velmi důležité zajistit, aby zatížení bylo rovnoměrně rozloženo mezi stávající fáze, zabrání se tak vzniku obtíží.

Co je to fázová nerovnováha, její příčiny a možnosti odstranění?

Fázová nerovnováha, co to je?

Pro dodávku elektřiny do většiny moderních zařízení se používá třífázová 4- (nebo 5-) drátová síť s uzemněným neutrálem.

V síti s 5 vodiči jsou 3 fázové vodiče a čtvrtý vodič je nulový pracovní vodič, 5. vodič je nulový ochranný vodič.

Ve 4vodičové síti jsou 3 fázové vodiče a čtvrtý spojuje NRP a NZP.

Fáze jsou zapojeny do hvězdy s vyvedeným nulovým vodičem.

Zátěž je připojena mezi odpovídající fázi a NRP. A, NZP slouží k plnění ochranné funkce „nulování“.

V ideální třífázové síti je napětí každé ze tří fází 220 V a síťová napětí jsou si navzájem rovna a činí 380 V.

Nejlepší způsob, jak vidět vztah mezi síťovým a fázovým napětím, je na vektorovém diagramu.

Vlevo vidíte ideální situaci:

· napětí každé ze tří fází je 220V,

· jejich vektory jsou posunuty o 120°,

· Síťová napětí jsou si navzájem rovna a dosahují 380V.

Fázová nerovnováha (napěťová nerovnováha, asymetrie, napěťová asymetrie) na tomto diagramu může být znázorněna následovně:

Čtěte také: Co je to bezkomutátorový stejnosměrný motor, jak je navržen a jak funguje

• síťová napětí UA’B’, UB’C’, UC’A’ jsou si navzájem rovna a činí 380 V,

• napětí každé ze tří fází U0’A’, U0’B’, U0’C’ se navzájem nerovnají,

• jejich vektory jsou posunuty o libovolné úhly.

Při nesymetrii fází se objevuje předpětí U0-U0′, které snižuje účinnost spotřebičů a způsobuje poruchy a poruchy.

Proč dochází k fázové nerovnováze?

Existuje jak „externí“ nevyváženost fází ze sítě napájení (1), tak „interní“ nerovnováha způsobená zátěží připojenou k výstupu (2).

Fázová nerovnováha nevyhnutelně nastane, pokud jsou spotřebiče elektrické energie rozloženy ve fázích nerovnoměrně. Ale i při rovnoměrném rozložení zátěže podle jmenovitého výkonu není možné udržet rovnoměrnost zátěže z následujících důvodů:

· rozdíly v době zapnutí elektrických spotřebičů,

· různé typy zátěží (indukční i kapacitní),

· aktuální příkon zařízení (zařízení může pracovat na různých úrovních výkonu, při spouštění se mohou objevit rozběhové proudy atd.).

V souladu s tím bude fázová nerovnováha v třífázové síti (pokud není použit symetrický transformátor) nastat téměř neustále. Jedinou otázkou je jeho význam. Mírné vychýlení (A) vede ke snížení životnosti elektrických spotřebičů. Silná nerovnováha (B) vede k odstavení zařízení a dokonce k poruše zařízení a také ke zvýšené spotřebě energie.

Co ohrožuje fázovou nerovnováhu?

• Zvýšené opotřebení zařízení
• Dočasná porucha zařízení

· Nepředvídatelné výpadky spotřebitelů

• Snížená životnost elektrických spotřebičů
• Přehřívání vinutí elektromotoru, zkraty
• Kompletní porucha zařízení
• Deaktivace záložního generátoru
• Zvýšená spotřeba paliva generátorem
• Zvýšená spotřeba elektřiny

Jak balunový transformátor (TST) odstraňuje fázovou nerovnováhu?

Čtěte také: Normy spotřeby elektřiny bez elektroměru

Hlavní funkce balunového transformátoru:

· vyrovnávání fázových napětí (eliminace fázové nesymetrie) při napájení spotřebičů z napájecí sítě;

· rovnoměrné rozložení zátěže mezi fázemi při napájení spotřebitelů;

• rovnoměrné rozložení zátěže mezi fázemi pro odstranění fázové nerovnováhy při dodávání energie do zařízení nebo zařízení z autonomního zdroje (benzínové, naftové, plynové elektrárny)

Jak TST funguje?

TST funguje na principu vyvažování – pomocí elektromagnetického přerozdělení zátěže napříč fázemi. Redistribuce se provádí následujícím způsobem:

· 50 % výkonu zůstává ve fázi, ke které je připojena zátěž,

· 25 % výkonu je distribuováno do zbývajících dvou fází.

V souladu s tím jsou zapojeny všechny tři fáze, takové přerozdělení činí zatížení třífázové sítě mnohem rovnoměrnější.

Výhody použití balunových transformátorů:

• snížení spotřeby elektřiny;
• zvýšení životnosti a zajištění bezporuchového provozu zařízení;
• snížení nákladů na opravy a údržbu, snížení opotřebení elektrospotřebičů;
• zajištění stabilního provozu naftových, benzínových, plynových elektráren při provozu s jednofázovou zátěží;
• možnost připojení energeticky náročných jednofázových nebo dvoufázových spotřebičů i za přítomnosti omezení spotřeby energie (až 50 % třífázového výkonu).
• schopnost připojit ke generátoru jednofázové spotřebiče, jejichž výkon přesahuje výkon fáze generátoru (viz obrázek);

Možné další funkce TST při úpravě:

· Přeměna třífázové sítě na jednofázovou (3 v 1) s nebo bez galvanického oddělení;

· Přeměna třífázové třívodičové sítě na třífázovou čtyřvodičovou síť (vytvoření NRP pro připojení fázové zátěže);

Co je to fázová nerovnováha z elektrotechnického hlediska?

Třífázová elektrická síť může být ideálně reprezentována jako rovnostranný trojúhelník s neutrálním bodem uprostřed. Odráží provoz silového transformátoru v rozvodně, která je instalována v každém mikrookresu města a je navržena tak, aby rovnoměrně distribuovala elektřinu všem spotřebitelům. Strany tohoto trojúhelníku jsou vektorové čáry spojující jeho vrcholy. Označením vrcholů body A, B, C a neutrálem N můžeme sestavit tabulku napětí a vztah mezi nimi:

AB=BC=CA=380V;

AN=BN=CN=220V.

V tomto případě jsou napětí AB, BC, CA 1,73 krát větší než napětí AN, BN, CN.

Ideální třífázový generátor, který se obvykle používá k napájení všech domácích spotřebičů a průmyslových sítí, by měl zajistit tyto úrovně napětí v širokém rozsahu zátěží.

Proč je fázová nerovnováha nebezpečná?

Během šikmosti je pozorováno nerovnoměrné zatížení fází – napětí na aktivní fázi klesne pod normu, zatímco nedostatečně zatížená fáze zaznamená napěťový ráz, který překračuje přípustné hodnoty. Důsledky této situace mohou být pro mnoho elektrických spotřebičů katastrofální. To je způsobeno skutečností, že jedno zařízení buď nedostává požadovaný výkon, nebo jej dostává nadbytek. Tato situace je zvláště nebezpečná pro zařízení, která spotřebovávají hodně energie: motory pro brány, čerpadla, zařízení používaná v bazénech a pro zavlažování.

Vraťme se k tomu, jak vyřešit problém s fázovou nerovnováhou?

Třífázový jistič umožňuje zabránit negativním důsledkům fázové nerovnováhy pro zařízení. Pokud výkon v jedné fázi překročí zamýšlenou zátěž, automaticky se vypne elektřina v celém domě/vedení. To není řešení situace, protože tento přístup sám o sobě neumožňuje využít veškerý dostupný výkon. Například u třífázového jističe 16A, pokud zatížení jedné fáze překročí 16A, systém se vypne, ale to neumožňuje plné využití celého možného výkonu 48A (16X3).

Ideální možností je naplánovat všechny kapacity v počáteční fázi projektování budovy tak, aby bylo možné rovnoměrně rozložit napětí mezi všechny fáze, čímž se zabrání nerovnováze. Pokud je budova již uvedena do provozu, můžete pomocí voltmetru změřit napětí na každé fázi zvlášť a případně provést přerozdělení.

Reálné pracovní podmínky

U standardního rozvodu pro dům se třemi vchody se obvykle jedna fáze používá pro napájení jednoho vchodu, druhá pro druhý, respektive třetí pro třetí. To umožňuje rovnoměrné zatížení izolačního snižovacího transformátoru v rozvodně a zajišťuje jeho optimální provozní režimy. Ale to platí pouze tehdy, je-li zatížení přibližně stejné, a to jak v aktivní, tak v reaktivní složce.

Bohužel však nemůžete spotřebiteli vysvětlit, že je nutné dodržovat normy spotřeby elektřiny, a pokud vezmeme v úvahu venkovské oblasti, mnoho řemeslníků připojuje k síti velmi velké aktivní zatížení, což výrazně zhoršuje provozní podmínky transformátoru v rozvodně. Jedním ramenem začne protékat větší proud než ostatními, tím se magnetický obvod zahřívá a to vede ke vzniku parazitních vířivých proudů v něm, které ještě více narušují pracovní režim zdroje.

Pište komentáře, doplnění článku, možná mi něco uniklo. Podívejte se na mapu stránek, budu rád, když se vám na mých stránkách ještě něco hodí.

Поделиться ссылкой:

Ohmův zákon pro úsek obvodu střídavého proudu. Fázový rozdíl mezi kolísáním proudu a napětí

„Jakoukoli překážku

Čtěte také: DIY Smart Home: schéma a vybavení. Jak si nainstalovat systém Smart Home sami?

“je překonán vytrvalostí.”

Leonardo da Vinci

V obvodu AC je zařazena cívka s indukčností 75 mH. Najděte efektivní hodnotu napětí v této části obvodu, pokud je efektivní hodnota proudu 2 A a kmitočet kmitů je 50 Hz.

Z Ohmova zákona pro úsek obvodu

Pak se efektivní napětí bude rovnat

Indukční reaktance je určena vzorcem

Protože cyklická frekvence je rovna

indukční reaktance bude rovna

S přihlédnutím k poslednímu vzorci bude efektivní hodnota napětí určena vzorcem

Do střídavého obvodu je zařazen rezistor s odporem 20 ohmů a kondenzátor s kapacitou 10 μF. Je známo, že napětí na kondenzátoru se mění podle zákona a amplitudový proud protékající touto sekcí je 5 A. Jaké napětí ukáže voltmetr znázorněný na obrázku?

Napíšeme Ohmův zákon pro střídavé obvody

Celkový odpor je určen vzorcem (s přihlédnutím k tomu, že cívka má indukčnost L

Efektivní hodnota napětí je určena vzorcem

Na druhou stranu, efektivní hodnoty napětí a proudu lze určit pomocí vzorců

Napišme rovnici harmonických kmitů v obecném tvaru

Podle zadání problému je dána následující rovnice

Porovnáním těchto dvou rovnic můžeme určit, že cyklická frekvence

Pak je efektivní hodnota napětí

Je dán obvod na střídavý proud s těmito parametry: aktivní odpor je 20 Ohm, indukčnost je 15 mH, kapacita kondenzátoru je 55 μF, frekvence je 50 Hz, špičkové napětí je 220 V. Najděte špičkové proudy protékající každým prvkem obvodu a také celkový proud.

V paralelním zapojení

Ohmův zákon pro část obvodu

Na základě toho zapíšeme výrazy pro proudy v rezistoru, kondenzátoru a cívce

Indukční reaktance je určena vzorcem

Kapacitní reaktance je určena vzorcem

Cyklickou frekvenci lze určit vzorcem

Potom bude proud v rezistoru, kondenzátoru a cívce určen podle vzorců

Napíšeme Ohmův zákon pro střídavé obvody

Ve kterém je celkový odpor definován jako

Pak aktuální síla

Čtěte také: DIY laserová hladina

Kondenzátor a induktor jsou zapojeny do série ke zdroji střídavého napětí. Frekvence kmitání se zvýší z 50 Hz na 80 Hz. Jak se změní hodnota proudu amplitudy? Rezonanční frekvence kmitů je 70 Hz.

Napíšeme Ohmův zákon pro střídavé obvody

V souladu s ním píšeme výrazy pro počáteční a koncový proud

Celkový odpor je určen vzorcem

Na základě skutečnosti, že v obvodu není žádný aktivní odpor, je vzorec zjednodušen. Vezmeme-li druhou odmocninu druhé mocniny výrazu, získáme modul

V souladu se získanou rovnicí zapíšeme výrazy pro počáteční a konečný celkový odpor

Pak poměr celkových odporů

Vlastní frekvence oscilačního obvodu je určena vzorcem

Pak dostaneme, že poměr celkových odporů je roven

Protože Cyklická frekvence je určena vzorcem

Potom je poměr celkových odporů roven

Můžete získat nepřímé potvrzení, že problém byl vyřešen správně: konečná frekvence je blíže rezonanční frekvenci než počáteční, a proto se proud zvýšil. Pokud by se ukázalo, že proud poklesl, pak by bylo nutné přehodnotit řešení a hledat chybu.

: amplituda proudu se zvýší 6,67krát.

Do střídavého obvodu jsou sériově zapojeny rezistor s odporem 10 ohmů, cívka a kondenzátor o kapacitě 200 nF. Je známo, že při frekvencích 1 kHz a 1,5 kHz jsou v obvodu pozorovány stejné amplitudové proudy. Najděte indukčnost cívky a fázový rozdíl mezi proudem a napětím při zadaných frekvencích.

Napíšeme Ohmův zákon pro střídavé obvody

V souladu s tím píšeme výrazy pro proudy na obou frekvencích

Zapišme si nyní vzorec, podle kterého se vypočítá celkový odpor obvodu střídavého proudu.

Na základě tohoto vzorce a rovnosti odporů sestavíme rovnici

Výslednou rovnici transformujeme kvadraturou obou částí a snížením aktivního odporu

Převedeme výsledný vzorec

Cyklická frekvence je určena vzorcem

Pak je indukčnost cívky rovna

Fázový rozdíl je určen vzorcem

V souladu se získaným vzorcem zapíšeme výrazy pro tečnu fázového rozdílu na obou frekvencích