Sadržaj članka
- Izlet u teoriju elektrotehnike
- Uzroci i posljedice neravnoteže faza
- Obnavljanje neutralne žice
- Inverterski stabilizatori faze
- Balansirajući transformatori
- Zaštita od prenapona
Ni kućanski uređaji, ni proizvodna oprema ne mogu raditi bez stabilnog napajanja. Neravnoteža napona i napona ili neravnoteža faza je glavni uzrok kvarova i kvarova. S ovom pojavom se može i treba boriti, što zahtijeva sveobuhvatno razumijevanje pravila za rad trofazne električne mreže.
Izlet u teoriju elektrotehnike
Trofazni izmjenični sustav uveden je u industriju prije više od jednog stoljeća, praktički u obliku u kojem je opstao do danas. Glavni razvijač trofazne mreže je Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolsky, domaći znanstvenik koji je uzeo ideje Nikole Tesle kao osnovu svog razvoja.
Prednosti trofazne mreže su očite: ako se tijekom rotacije magnetskog polja struja simetrično i dosljedno pojavi na tropolnom namotu generatora, njegov se oblik može lako upotrijebiti za preokret pretvorbe električne energije u rotaciju. U doba razvoja znanstvenog i tehnološkog napretka, sposobnost slobodnog korištenja električnih strojeva bila je izuzetno važna, i to ostaje..
Zajamčena jedinica za napajanje AGM-7,5
Međutim, trofazni sustav napajanja nije bez nedostataka. Napon na svakoj od faza međusobno je povezan koeficijentom simetrije. U trofaznoj mreži razlikuju se dvije vrste električnih napona: linearni, koji djeluje između faza, i fazni, koji se mjeri između faze i neutralne žice. Ako je opterećenje svake faze isto (simetrično), naponski vod je v3 puta veći od faznog napona. S obzirom da se preokret polariteta napona na svakoj fazi izmjenjuje s ostalim i djelomično se preklapa u vremenu, značajne neravnine u raspodjeli opterećenja dovode do nestabilnog rada cijelog sustava.
Uzroci i posljedice neravnoteže faza
Kad se pojavi asimetrija opterećenja, opaža se gubitak naponskog faza u jednoj od faza, dok naponski vod ostaje konstantan. Krug prema kojemu su priključena trofazna opterećenja može se smatrati djeliteljem napona: njegov pad u najopterećenijoj fazi bit će maksimalan zbog malog otpora, dok će na najmanje opterećenim fazama napon rasti i imati tendenciju linearnog. Drugim riječima, napon kroz faze se raspodjeljuje proporcionalno priključenom opterećenju.
To opažamo u mrežnim mrežama za kućanstvo: svi potrošači povezani su u različitim fazama, ali ne postoji jamstvo da će se stroga individualnost načina rada i snage električne opreme opterećenje ravnomjerno rasporediti. Stoga je najčešća shema povezivanja tereta u trofaznoj mreži, nazvana “zvijezda”, dopunjena neutralnom žicom spojenom na središnju točku i električno spojenom na sustav uzemljenja. Zahvaljujući ovom dodatku, učinak neuravnoteženih opterećenja na fazne napone znatno se smanjuje, dok učinkovitost izjednačavanja jako ovisi o vodljivosti neutralnog vodiča..
Ako je vodljivost nedovoljna ili je neutralni vodič isključen, neravnoteža opterećenja ponovno se povećava i uzrokuje neravnomjernu raspodjelu faznih napona. Ovakav način rada elektroenergetske mreže prepun je ozbiljnih posljedica: s porastom napona kod svakog aktivnog potrošača trenutna jakost raste do graničnih vrijednosti, kapacitivni filtri uređaja za pretvorbu napajanja ne uspijevaju, povećava se vjerojatnost pada izolacije, pregrijavanje i porast parazitskih struja primjećuju se u trofaznim motorima. Nulti prekid gradske mreže zasigurno će oštetiti električne uređaje spojene na nezaštićenu podružnicu, čak i ako trenutno ne rade. Često je oštećenje opreme nepovratno, osim toga, vjerojatnost požara značajno se povećava. Fazna neravnoteža također negativno utječe na trofazno napajanje – padajuće transformatore i trofazne generatore..
Obnavljanje neutralne žice
Za prijenos električne energije na velike udaljenosti koriste se kolosalni naponi, zbog kojih je moguće smanjiti presjek vodiča na razumne vrijednosti. Kako se približavamo potrošaču, postoji postupno smanjenje napona pomoću transformatora i postupno grananje elektroenergetske mreže. Nema potrebe povezivati transformatore s neutralnom žicom, takav divan provodnik kao što je zemaljska kora savršeno se nosi s tim zadatkom. Stoga se nulti prekid može dogoditi samo u posljednjoj fazi transformacije: trafostanica od 6 do 0,4 kV ili u bilo kojoj točki distribucijske mreže niskog napona.
Da bismo otkrili gdje je moguć prekid neutralne žice, okrenimo se klasičnom primjeru – trofaznoj mreži napajanja stambene zgrade. U tehnički kanal koji spaja podne prostore može se položiti trožični kabel i uobičajeni vod za uzemljenje. Također je moguće spojiti neutralni vod na petlju za uzemljenje podstanice pomoću četvrte jezgre kabela. U gotovo svim slučajevima, prilično je jednostavno odrediti mjesto puknuća, dovoljno je samo voltmetrom izmjeriti električni potencijal između nulte sabirnice i zemlje. Ako uređaj pokazuje vrijednosti blizu odstupanja faznog napona od norme, tada se mjesto oštećenja mora potražiti ranije prema shemi, krećući se prema trafostanici.
Situacija je drugačija s nadzemnim dalekovodima. Neutralna žica slijedi zajedno s fazama duž cijele duljine distribucijske mreže, počevši od trafostanice ili transformatora. Naravno, nitko neće samostalno mjeriti napon između neutralnog vodiča i zemlje na svakom polulogu nadzemnog dalekovoda. Prekid se može odrediti samo vizualno, a još bolje – snagama radnika hitne službe. Uz to, napominjemo da nema smisla samostalno uzemljiti neutralni vodič u vašem području odgovornosti, jer će se u tom slučaju istovar cijele mreže dogoditi duž potrošačevog vodiča, što znači da će struja strujati kroz brojilo.
Inverterski stabilizatori faze
Asimetrija napona i struje utječe ne samo na potrošače s jednofaznim priključkom, već i na trofazne pretplatničke mreže, uključujući industrijske. Jedan od najučinkovitijih načina rješavanja problema neravnoteže faza je ugradnja faznog stabilizatora. Za razliku od uobičajenih stabilizatora napona u kućanstvu, fazni stabilizatori uklanjaju asimetriju pojačavanjem ili preraspodjelom opterećenja..
U stvari, funkcija polifaznog balansirajućeg stabilizatora može se izvesti sastavljanjem tri jednofazna stabilizatora napona. Međutim, ako se tri uređaja kombiniraju u jedan, to može obećati značajne koristi. Princip rada trofaznog uređaja leži u činjenici da ima jedan uređaj za pohranu i pretvaranje energije, u čijoj je ulozi transformator impulsa. Ukratko: jednofazni stabilizator, instaliran u fazi propuhavanja, prisiljen je nadoknaditi porast napona povećanjem potrošnje energije, što je popraćeno snažnim padom učinkovitosti pretvarača.
S druge strane, trofazni stabilizatori crpe energiju potrebnu za izjednačavanje iz faza u kojima je napon veći od nazivnog, zbog čega je količina pretvorbenih gubitaka mnogo manja. U ovom se slučaju vrši dodatno opterećenje na neopterećenim fazama, odnosno ne samo potrošačka, već i djelomično stacionarna mreža je stabilizirana. Prisutnost zajedničkog pretvarača omogućuje vam i održavanje trofazne mreže s privremenim nedostatkom napona na jednoj od faza napajanja.
Trofazni stabilizator napona FNEX SBW 100
Ne bez mana. Prije svega, to su složenost uređaja i visoki troškovi trofaznih stabilizacijskih uređaja. Fazni stabilizatori se većinom koriste u napajanju malih poduzeća koja su opremljena električnom opremom ukupne potrošnje energije do 80-100 kVA: kotlovnice, bazne stanice mobilnih komunikacija, trgovine namještajem. Za snažnije potrošače predviđaju se druge metode stabilizacije.
Balansirajući transformatori
Druga vrsta uređaja za stabilizaciju struje i napona su balun transformatori. Imaju širi raspon snage. Za mreže s potrošnjom energije do 400 kVA preporučuje se ugradnja niskonaponskih transformatora tipa TST, za moćnije – uravnotežujuće transformatore 6 / 0,4 kV tipa TMGSU.
Obje vrste transformatora razlikuju se od konvencionalnih transformatora snage po tome što imaju dodatno navijanje. Smješten je paralelno s primarnim namotima i povezan je između radne nule i uzemljene petlje središta transformatora. Princip rada je jednostavan: kada se u neutralnoj žici pojavi asimetrija opterećenja, nastaje struja koja se prenosi u magnetsku jezgru transformatora, a zatim povlači najopterećeniju fazu. Nadoknada se provodi automatski zbog razlike u periodima oscilacija različitih faza.
TMGSU transformatori se praktički ne razlikuju od balkona niskog napona. Postavljanje uređaja za uravnoteženje faza na stupanj dolje-transformacije jednostavno omogućava isključenje dodatnog lanca transformacije i, sukladno tome, izbjegavanje dodatnih gubitaka u magnetskom krugu. Jednostavnost, pouzdanost i niski troškovi čine balun transformatore najboljim rješenjem za mreže s malim zahtjevima za sinusoidnu čistoću. Međutim, transformatori nemaju tako širok raspon funkcija zaštite i stabilizacije koji imaju uređaji pretvarača..
Zaštita od prenapona
Pa, što je s potrošačima s jednofaznim priključkom? Nažalost, nije moguće nekako utjecati na vjerojatnost neravnoteže i posljedičnog povećanja napona. Takve se pojave periodično događaju, greška je u nedovoljnoj opremljenosti glavnih mreža, nedostatku posla na predviđanju opterećenja i groznom tehničkom stanju elektrifikacijskih sustava.
No ipak možete zaštititi vlastite električne objekte. Najjednostavniji način je instalirati naponski relej, koji će isključiti napajanje objekta kad se u mreži pojave maksimalni radni parametri. Ako je čak i privremeni nedostatak napajanja u postrojenju neprihvatljiv, postoje dva načina zaštite od neravnoteže faza: instaliranje jednofaznog stabilizatora ili opremanje ulazno-distribucijske skupine automatskih prijenosnih sklopki s autonomnim izvorom napajanja.
Koji su glavni uzroci fazne neravnoteže i kako se možemo zaštititi od nje?