Допустимый перекос фаз: Нормы на перекос фаз

К сведению. Отмеченные определения выражают в векторной форме. В формулах для расчетов реальную систему с имеющимися отклонениями представляют как сумму симметричных компонентов.

Также для контроля применяют максимальное допустимое отклонение измеренных фазных токов. Отдельные нормы утверждены для типовых распределительных устройств:

• ВРУ – 15%;
• ЩР – 30%.

Причины возникновения явления

Кроме различных нагрузок, опасный режим эксплуатации может возникать при обрыве нулевого провода. Эту ситуацию можно рассмотреть на примере типового силового трансформатора, обмотки которого соединены по схеме «звезда».

Обрыв нейтрали

Если разорвать цепь, обозначенную на рисунке стрелкой, линия фазы «С» фактически будет выполнять функции нулевого проводника. Именно в этом участке для прохождения тока создаются самые благоприятные условия. По классическим формулам можно посчитать эквивалентное электрическое сопротивление при параллельном соединении нагрузок:

Rэкв = R1*R2*R3/(R1*R2 + R2*R3 + R1*R3).

Если использовать для примера одинаковую величину Rн = 50 Ом, для этого участка Rэкв = 125 000 / (2 500 + 2 500 + 2 500) ≈ 17 Ом.

В новой «нейтрали» напряжение может увеличиться до максимального уровня 380 V. На такой уровень типовая бытовая техника не рассчитана. Одновременно может уменьшиться до 130 V и даже ниже напряжение в связанном контуре линии «А».

Третья типовая причина несимметричности – короткое замыкание фазы на корпус или другую часть конструкции электроустановки, соединенной с заземлением.

Несимметрия в высоковольтных сетях

На выходах генератора, созданного по схемотехнике синхронной машины, стабильность рабочих параметров обеспечивается принципом работы соответствующего оборудования. Однако в некоторых случаях не исключены искажения. Асинхронные ветрогенераторы, например, создают разные уровни напряжений.

В распределительных устройствах подобный дисбаланс – редкое явление. Однако воздушные линии электропередач не создают идеально симметричными. При больших расстояниях увеличивается длина проводников, возрастает разница электрических сопротивлений. Для корректировки по специальной технологии транспозиции устанавливают особые опорные элементы.

Надо отметить! С целью экономии средств подобные конструкции применяют редко.

Асимметрия на стороне нагрузки

В этой части системы однофазный сварочный аппарат или промышленная плавильная установка способна провоцировать рассматриваемые искажения. В частном домохозяйстве нагрузки не подключают с учетом соблюдения правильной пропорциональности.

Асимметричное распределение потребителей электроэнергии по фазам

Опасность и последствия перекоса

Очевидные неприятности, которые провоцирует перекос фаз в трехфазной сети, следует дополнить особенностями эксплуатируемого оборудования. Автономный генератор в таком режиме работы будет выполнять свои функции с худшим КПД. Увеличение компенсационного тока сопровождается дополнительным расходом энергии (топливных ресурсов).

Отклонение напряжения от номинала проявляется следующим образом:

• высокий уровень провоцирует короткое замыкание, срабатывание защитных автоматов, ухудшает состояние изоляционных оболочек;
• низкий – уменьшает мощность силовых агрегатов, увеличивает пусковые токи, нарушает функциональность электронных схем.

Отдельно следует подчеркнуть опасные последствия перекоса, если через цепь проходит слишком высокий ток. Чрезмерный нагрев на открытых участках – типичная причина пожаров. Восстановление испорченной проводки в глубине строительных конструкций сопровождается значительными затратами.

Меры защиты

Как бороться с негативными проявлениями, станет понятно после детального изучения определенного проекта. Общая рекомендация – обеспечение равномерного распределения (подключения) нагрузок. Но выполнить это условие не всегда возможно. Наличие разнообразных однофазных потребителей значительно усложняет задачу.

Защита от перекоса фаз в трехфазной сети

Эффективный и достаточно простой способ защиты – специализированное реле. Это устройство в непрерывном режиме контролирует состояние отдельных фаз. При выходе параметров за границы определенного диапазона источник питания отключается.

Регулировка напряжения в трехфазном реле

Дополнительные функции прибора пригодятся на практике. Динамический контроль подключения отдельных фаз (очередности) окажет помощь при работе с асинхронными электродвигателями. Эта опция предотвратит вращение ротора в обратную сторону. Автоматическое отключение источника при разрыве цепи исключит рассмотренные выше аварийные ситуации.

Защита в однофазной сети

Эта часть системы не способна оказать корректирующее влияние на электроснабжение. Для защиты нагрузок по току (напряжению) устанавливают защитные автоматы. Чтобы поддерживать электрические параметры питания на оптимальном уровне, применяют стабилизаторы.

Как исправить проблему с перекосом фаз

Представленные ниже специализированные устройства выбирают с определенным запасом по мощности (20-25%). Это продлит срок службы оборудования, упростит перемещение техники и подключение новых нагрузок. Для экономии средств можно создать защиту только для отдельных групп потребителей.

Стабилизатор

Такие аппараты можно использовать для поддержания заданного уровня напряжения в одной или трех фазах. Как правило, дополнительно обеспечивается фильтрация импульсных помех. Дорогие модели формируют на выходе сигнал с минимальными искажениями синусоиды.

Современный электронный стабилизатор с индикацией рабочих параметров на ЖКИ экране

Симметрирующий трансформатор

Технику этой категории в соответствующем исполнении применяют в одно,- и трехфазных сетях. С ее помощью:

• обеспечивают одинаковое распределение нагрузки для источника электропитания вне зависимости от реального распределения токов по фазным линиям;
• предотвращают падение напряжения (сглаживают переходной процесс) при подключении мощных двигателей и других изделий с индуктивными характеристиками;
• оптимизируют потребление электроэнергии, когда нагрузка отличается выраженными реактивными параметрами внутреннего сопротивления.

Вместо симметрирующего трансформатора для устранения перекоса применяют комплекты конденсаторов. Также используют комбинированное включение емкостных/ индуктивных компенсационных элементов.

Видео

Что такое перекос фаз, как исправить эту проблему.

Одним из выдающихся благ цивилизации является электричество. Благодаря тому, что это открытие в наше время так распространено, жизнь общества в целом, и каждого человека в отдельности, значительно упростилась и стала более комфортной.

Вместе с тем, время от времени, в электросети могут возникать трудности, требующие решения. Одной из проблем многих частных владений, общественных заведений и производственных мощностей является перекос фаз.

Что это такое, и как его исправить?

Что такое перекос фаз: Перекос фаз – это состояние электрической сети, при котором одна или две из трех фаз нагружены сильнее, чем остальные. При этом наблюдается значительное снижение мощности трехфазных электрических приборов, преимущественно двигателей и трансформаторов. Но это, что касается промышленных сетей.

В бытовых условиях перекос наблюдается более выражено, при этом может даже возникать риск выхода из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К таким относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания. То все то, что не имеет четкой гальванической развязки с сетью и схему защиты от перенапряжений и просадок.

Следует отметить, что существуют разные виды перекоса в электросети. В зависимости от типа проблемы, выбирается наиболее оптимальный способ ее решения. Остановимся на наиболее распространенной и, в то же время, самой простой ситуации – перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутрисетевой нагрузки.

Большинство сетей являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, в следствии чего одна или две фазы перегружены, а третья (или же две) недогружена, происходит перекос. На практике это может выглядеть следующим образом: подавляющее большинство однофазных нагрузок питаются от одной фазы, тогда как остальные могут быть вовсе не задействованы либо использоваться по минимуму.

Наиболее часто встречаются ситуации неисправности, в которых при подключении электропитания к трансформаторам не учитывается их потребляемая мощность. Таким образом, бывает, что физически фазы имеют приблизительно одинаковое количество подключений, но вот потребляемая этими подключениями мощность существенно отличается.

Сосредоточие на одной из фаз приборов с высоким потреблением электричества неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами. То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах – во всех случаях очень важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение сложностей.

Что же собой представляет перекос фаз с точки зрения электротехники?

Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине. Он отражает работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом микрорайоне города и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Стороны этого треугольника – это векторные линии, соединяющие его вершины. Обозначив вершины точками A, B, C и нейтралью N, можно составить таблицу напряжений и зависимость между ними:

AB=BC=CA=380 В;

AN=BN=CN=220 В.

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN.

Идеальный трехфазный генератор, который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

Чем опасен перекос фаз.

Во время перекоса наблюдается неравномерная нагрузка на фазы – на задействованной напряжение падает ниже нормы, тогда как недогруженная фаза испытывает скачок напряжения, превышающий допустимые показатели. Результаты такого положения могут быть плачевными для многих электроприборов. Это вызвано тем, что отдельный прибор может либо недополучать требующейся мощности, либо получать ее в избытке. Особенно такое положение опасно для приборов, потребляющих много энергии: двигателей для ворот, насосов, оборудования, использующегося в бассейнах и при поливе.

Вернемся: как исправит проблему с перекосом фаз?

Предотвратить негативные последствия для оборудования от перекоса между фазами позволяет трехфазный автомат. Если мощность в одной фазе превышаю предусмотренную нагрузку, автоматически отключается электричество во всем доме/линии. Это не является решением ситуации, потому что лишь подобный подход не позволяет использовать всю доступную мощность. К примеру, при трехфазном автомате на 16А, при превышении нагрузки на одной фазе 16А – система отключится, но это не позволяет полностью использовать всю возможную мощность 48А (16Х3).

Идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования здания, таким образом можно равномерно распределить напряжение между всеми фазами, предотвратив тем самым перекос. Если же здание уже сдано в эксплуатацию – можно замерить напряжение на каждой фазе в отдельности, для этого используется вольтметр, и при необходимости осуществить перераспределение.

Реальные рабочие условия

При стандартном распределении на дом с тремя подъездами обычно одна фаза используется для питания одного подъезда, вторая для второго и третья, соответственно, для третьего. Это позволяет равномерно нагрузить развязывающий понижающий трансформатор на подстанции и обеспечить ему оптимальные режимы работы. Но это справедливо, только если нагрузка примерно одинакова, притом как в активной, так и реактивной составляющей.

Но, к сожалению, потребителю не объяснишь, что необходимо придерживаться норм расхода электричества, а если рассматривать сельскую местность, то многие умельцы в сеть подключают очень большую активную нагрузку, что существенно ухудшает условия работы трансформатора на подстанции. Через одно плечо начинает течь больший ток, чем через остальные, тем самым разогревая магнитопровод, а это приводит к возникновению в нем паразитных вихревых токов, нарушающих режим работы источника еще сильнее.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Основы несимметрии напряжения

Электрооборудование; особенно двигатели и их контроллеры; не будет надежно работать при несимметричном напряжении в трехфазной системе. Как правило, разница между самым высоким и самым низким напряжениями не должна превышать 4% от самого низкого напряжения. Большой дисбаланс может вызвать перегрев компонентов; особенно моторы; и периодическое отключение контроллеров двигателей. Двигатели, работающие с несимметричным напряжением, будут перегреваться, и многие реле перегрузки не распознают перегрев.Кроме того, многие полупроводниковые контроллеры двигателей и инверторы содержат компоненты, которые особенно чувствительны к дисбалансу напряжений.

Насколько велика дисбаланс? Давайте посмотрим на пример. Предположим, что самое низкое напряжение в трехфазной цепи составляет 230 В, в то время как другая фаза — 235 В, а третья фаза — 240 В. Это значительный дисбаланс напряжений? Давайте воспользуемся правилом 4%, чтобы увидеть.

Четыре процента от самого низкого напряжения (230 В) составляет 9,2 В (230 В 24% 49,2 В). Разница между самым высоким напряжением (240 В) и самым низким напряжением (230 В) составляет 10 В.Следовательно, эти напряжения имеют слишком большой дисбаланс. Почему? Потому что разница в 10 В превышает четыре процента от самого низкого напряжения (9,2 В).

Вы можете использовать более точную процедуру для расчета дисбаланса напряжений. Первым шагом является вычисление среднего напряжения путем сложения всех трех фаз и деления на 3. В нашем примере среднее значение составляет 235 В: вы складываете напряжения, чтобы получить итоговое значение. 230В`235В`240В 4705В. Затем делите на количество фаз. 705В / 34235В.

Затем сложите абсолютные разности между каждым фазным напряжением и средним напряжением.В этом случае разница между средним напряжением и 230 В составляет 5 В. Разница между средним значением и самим собой составляет 0 В; а разница между средним значением и 240В составляет 5В. Складывая различия, получаем 10В. И эти 10 В — это то, что мы называем полным дисбалансом.

Теперь разделите общий дисбаланс пополам, чтобы получить скорректированный дисбаланс. Половина 10В составляет 5В. Наконец, разделите отрегулированный дисбаланс на среднее напряжение, чтобы получить процентный дисбаланс. В данном случае 5V / 235V40.021. То есть 2.1% дисбаланс.

Для надежной и продолжительной работы большинства электрооборудования требуется дисбаланс напряжений менее двух процентов; что означает, что в вашей системе слишком большой дисбаланс.

Если вы обнаружите несбалансированность напряжений на своем предприятии, в первую очередь обратите внимание не на энергокомпанию. Вместо этого ищите электрические распределительные системы, в которых одна ветвь трехфазного источника питания питает как однофазные, так и трехфазные нагрузки. Вы можете обнаружить, что однофазные нагрузки не сбалансированы равномерно по фазам.Или поищите встроенные реакторы, установленные для устранения дисбаланса. У этих реакторов обычно есть отводы для регулировки, и кто-то их, возможно, отрегулировал. Или же дисбаланс, который они изначально исправляли, мог со временем измениться. Цепи с реакторами с отводом редко остаются в равновесии бесконечно.

А теперь вопрос для практики. Вы выходите на пол и находите двигатель на 460 В с фазными напряжениями 458, 465 и 480 В. Есть проблема или нет? Конечно, есть.

Минимальное напряжение 458В.Сначала посчитайте свои четыре процента. 0,042458 В 418,32 В. Разница между самым высоким напряжением (480 В) и самым низким напряжением (458 В) составляет 22 В (480-458). Поскольку разница (22 В) превышает 4% от самого низкого напряжения (18,32 В), фазы слишком сильно разбалансированы, чтобы обеспечить непрерывную и надежную работу электрического оборудования.

Что такое несимметрия напряжения и несимметрия тока?

Проблемы с электропитанием, которые наиболее часто затрагивают промышленные предприятия, включают провалы и выбросы напряжения, гармоники, переходные процессы, а также несимметрию напряжения и тока.

В сбалансированной трехфазной системе фазные напряжения должны быть равными или очень близкими к равным. Несимметрия или дисбаланс — это измерение неравенства фазных напряжений. Неуравновешенность напряжений — это мера разницы напряжений между фазами трехфазной системы. Это снижает производительность и сокращает срок службы трехфазных двигателей.

Воздействие переходных процессов на двигатели может быть серьезным. Изоляция обмотки двигателя может выйти из строя, что может привести к дорогостоящему преждевременному отказу двигателя и незапланированным простоям.

Испытание переходных напряжений в двигателях

Переходные напряжения — временные нежелательные скачки или скачки напряжения в электрической цепи — могут поступать из любого количества источников внутри или за пределами промышленного предприятия.

Включение и выключение смежных нагрузок, конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности или даже отдаленная погода могут создавать переходные напряжения в распределительных системах. Эти переходные процессы, которые различаются по амплитуде и частоте, могут разрушить или вызвать пробой изоляции в обмотках двигателя.

Поиск источника этих переходных процессов может быть затруднен из-за частоты возникновения и того факта, что симптомы могут проявляться по-разному.Например, на управляющих кабелях может появиться переходный процесс, который не обязательно напрямую вызывает повреждение оборудования, но может нарушить работу.

Хорошим способом выявления и измерения переходных процессов является использование трехфазного анализатора качества электроэнергии с функцией переходных процессов, такого как анализатор качества электроэнергии и двигателя Fluke 438-II. Функция переходного процесса на измерителе установлена ​​на значение более чем на 50 В выше нормального напряжения. Затем дисплей измерителя покажет потенциально проблемное напряжение выше 50 В — переходные процессы.

Если при первоначальном измерении переходных процессов не обнаружено, рекомендуется измерять и регистрировать качество электроэнергии с течением времени с помощью усовершенствованного промышленного регистратора качества электроэнергии, такого как трехфазный регистратор качества электроэнергии Fluke 1750.

Что вызывает несимметрию напряжения?

Несбалансированная трехфазная система может привести к снижению производительности или преждевременному выходу из строя трехфазных двигателей и других трехфазных нагрузок по следующим причинам:

• Механические напряжения в двигателях из-за выходного крутящего момента ниже нормального
• Выше чем нормальный ток в двигателях и трехфазных выпрямителях
• В нейтральных проводниках трехфазных сетей будет протекать ток дисбаланса

Несимметрия напряжения на клеммах двигателя вызывает большой дисбаланс тока, который может быть в 6-10 раз больше, чем напряжение дисбаланс.Несбалансированные токи приводят к пульсации крутящего момента, повышенной вибрации и механической нагрузке, повышенным потерям и перегреву двигателя. Несбалансированность напряжения и тока также может указывать на проблемы с обслуживанием, такие как ослабленные соединения и изношенные контакты.

Дисбаланс может возникнуть в любой точке распределительной системы. Нагрузки должны быть равномерно распределены по каждой фазе щитка. Если одна фаза становится слишком сильно нагруженной по сравнению с другими, напряжение на этой фазе будет ниже. Трансформаторы и трехфазные двигатели, питаемые от этой панели, могут нагреваться сильнее, быть необычно шумными, чрезмерно вибрировать и даже преждевременно выходить из строя.

Как рассчитать дисбаланс напряжений

Расчет для определения дисбаланса напряжений прост. Результатом является процентный дисбаланс, который может использоваться для определения следующих шагов при поиске и устранении неисправностей двигателя. Расчет состоит из трех этапов:

1. Определите среднее значение напряжения или тока
2. Рассчитайте наибольшее отклонение напряжения или тока
3. Разделите максимальное отклонение на среднее напряжение или ток и умножьте на 100% дисбаланс = (Максимальное отклонение от среднего В или I / среднее значение В или I) x 100

Расчет дисбаланса вручную — это определение несимметрии напряжения или тока на определенный момент времени.Анализатор электропривода, такой как Fluke 438-II, покажет дисбаланс напряжения или тока в реальном времени, включая любые отклонения дисбаланса.

Связанные ресурсы

Связанные ресурсы

Что такое фазовый дисбаланс? Как я могу защитить свое оборудование?

Вопрос:

Что такое разбаланс фаз? Как я могу защитить свое оборудование?

Ответ:

Асимметрия фаз трехфазной системы существует, когда одно или несколько линейных напряжений в трехфазной системе несовместимы.Трехфазные системы питания и оборудование предназначены для работы со сбалансированными фазами (линиями). Линейное напряжение в трехфазной цепи обычно изменяется на несколько вольт, но разница, превышающая 1%, может привести к повреждению двигателей и оборудования. Несбалансированные напряжения вызывают несимметричный ток в обмотках двигателя; Несбалансированные токи означают увеличение тока, по крайней мере, в одной обмотке, повышающее эту температуру обмотки. Повышенная температура сокращает срок службы двигателя или оборудования, что приводит к преждевременному выходу из строя.

Асимметрия фаз может быть вызвана нестабильным электроснабжением, несимметричным блоком трансформаторов, неравномерно распределенными однофазными нагрузками в одной и той же энергосистеме или неидентифицированными однофазными замыканиями на землю.Однофазное переключение (потеря фазы), вызванное сбоями в электросети, обрывом проводов, отказавшими предохранителями, поврежденными контактами или неисправными перегрузками, также может привести к нарушению условий дисбаланса.

Трехфазное реле контроля Macromatic, также известное как реле обрыва фазы, является экономичным и простым в установке решением для предотвращения дорогостоящих повреждений двигателей и оборудования из-за разбаланса фаз. Трехфазное реле контроля защищает от преждевременного отказа оборудования, отслеживая несколько распространенных неисправностей, включая асимметрию фаз.Они уведомляют о неисправности и предлагают управляющие контакты для отключения оборудования или двигателя до того, как произойдет повреждение. Эти реле обеспечивают четкую индикацию наличия неисправности для быстрого поиска неисправностей и сокращения времени простоя.

Трехфазные двигатели и другое оборудование обычно используются в различных отраслях промышленности:

• ОВК
• Горное дело
• Насос
• Лифт
• Кран
• Подъемник
• Генератор
• Орошение
• Петро-Хим
• Сточные воды
• Промышленное оборудование
• И более

Macromatic предлагает трехфазные реле контроля (реле обрыва фазы), специально разработанные для обнаружения проблем с дисбалансом фаз.Защитите свое оборудование и предотвратите дорогостоящий ремонт, узнайте больше о трехфазных контрольных реле Macromatic.

Трехфазный дисбаланс напряжения — HVAC School

Читая ЛЮБУЮ статью по теории или применению электричества, имейте в виду, что это лишь коснется поверхности темы. Вы можете посвятить годы своей жизни пониманию теории электричества и проектированию так, как это делают многие инженеры, и при этом знать достаточно, чтобы быть опасным. В HVAC нам редко нужно иметь ГЛУБОКОЕ понимание электрического проектирования.Однако есть несколько случаев, когда небольшие знания могут иметь большое значение, когда дело доходит до выявления проблем до того, как они вызовут проблемы, и это цель этой короткой статьи.

Что такое трехфазное питание?

Электроэнергия вырабатывается в сети в трех фазах, которые на 120 градусов не совпадают по фазе друг с другом при частоте 60 Гц (Герц). Это просто означает, что каждая отдельная ветвь мощности совершает один пик и спад (полный круг) 60 раз в секунду, и все три фазы вместе разбивают цикл на трети (трисекция).

Это видео — лучшая наглядная демонстрация трехфазного питания и того, как оно работает, из всех, что я видел.

У нас также есть статья по основам трехфазных двигателей, которую вы можете прочитать прямо ЗДЕСЬ.

Что нужно знать специалисту по ОВКВ о трехфазном питании?

Трехфазным двигателям не требуется рабочий конденсатор, поскольку разность фаз в 120 градусов идеально подходит для эффективного вращения двигателя, поэтому «пусковая» обмотка и фазовращающий конденсатор не нужны.

Самая большая проблема для технических специалистов и установщиков трехфазной сети — это правильная фазировка, чтобы двигатели работали в правильном направлении. Хотя это не имеет значения для поршневых компрессоров, это важно для вентиляторов и воздуходувок конденсатора и абсолютно КРИТИЧНО для спиральных и винтовых компрессоров. Изменить направление вращения так же просто, как поменять местами любые две фазы.

При установке запасных частей и оборудования вы, как правило, будете в хорошей форме, если соедините фазы одинаковым образом.По-прежнему рекомендуется использовать индикатор чередования фаз, подобный показанному выше, для подтверждения правильного чередования. В большинстве случаев чередование фаз по часовой стрелке — это то, что вам нужно, но я уверен, что из этого есть исключения. В качестве альтернативы вы можете отключить компрессор, который может быть поврежден из-за неправильной фазировки, и запустить нагнетатель, чтобы проверить, работает ли он в правильном направлении, прежде чем включать компрессор (ы). Одно предостережение заключается в том, что когда в двигателях используется VFD (частотно-регулируемый привод), чередование фаз будет автоматически исправляться, что в таких случаях делает их ненадежным тестом.

Уравновешивание фаз

Электрики несут ответственность за балансировку силы тока однофазных нагрузок (как однонитевых нагрузок 120 В, так и двухполюсных нагрузок 208 В, типичных для трехфазной системы звездочки), так что нейтраль не достигает высокого уровня. сила тока на нагрузках 120 В и так, чтобы одна ветвь питания не несла значительно большую или меньшую нагрузку, чем две другие. По мере увеличения силы тока нагрузки на конкретной фазе появляется больше возможностей для падения напряжения в зависимости от размера нагрузки, размера трансформатора, места подачи питания, размера провода и качества подключения.Это может стать проблемой, когда используется сочетание однофазных розеток, приборов на 208 В и трехфазного оборудования. (Вы можете узнать больше о двигателях 208В ЗДЕСЬ.) большой RTU, который использует три фазы, тогда фаза C будет иметь меньшую нагрузку, следовательно, более высокое напряжение. Для сравнения, нагрузка на фазы A и B будет колебаться в зависимости от того, когда включаются и выключаются меньшие системы и обогреватели.

Это может привести к перегреву проводов и повреждению, но также может вызвать дисбаланс напряжений, что является реальной причиной для беспокойства специалиста по ОВК.

Асимметрия трехфазных напряжений

Неуравновешенность напряжений — это убийца электродвигателей. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Это приводит к ухудшению характеристик двигателя и увеличивает нагрев обмотки, что приводит к преждевременному выходу из строя. В нагнетателях и компрессорах HVAC это дополнительное тепло попадает либо в хладагент, либо в воздух, который затем необходимо удалить, что еще больше снижает эффективность.

Для проверки трехфазного дисбаланса всегда проверяйте от фазы к фазе, а не от фазы к земле. Вы просто проверяете напряжение между каждой из трех фаз и находите среднее значение (складываете все три и делите на три). Затем сравните показания, наиболее удаленные от среднего, и найдите процент отклонения. Я знаю, что для большинства из вас это звучит как огромная боль, поэтому мы сделали этот простой калькулятор (вверху справа).

Министерство энергетики США рекомендует, чтобы дисбаланс напряжений составлял не более 1%, в то время как другие отраслевые источники говорят, что допустимо значение до 4%.В общем, вам нужно УБЕДИТЬСЯ, что дисбаланс ниже 4%, и работать над исправлением всего, что превышает 1%.

Что я могу с этим сделать?

Вы хотите сначала обратить внимание на очевидное. Оплавленные провода, незакрепленные клеммы или наконечники, провод меньшего размера, контакты с ямками, плохой отключающий контакт предохранителя и т. Д. Очевидно, что если у вас нет лицензии или вам не разрешено открывать панель, вы не всегда сможете решить проблему самостоятельно. , но вы можете пройти долгий путь к диагностике.

При проверке напряжения, как правило, лучше всего делать это, когда система работает как можно ближе к проверяемому двигателю.Это фактическое напряжение, которое двигатель «видит», и это то, что имеет значение для работы двигателя. Затем вы можете вернуться к точке распространения. Если вы видите большое увеличение напряжения, когда вы снова проверяете источник, вы знаете, что обнаружили падение напряжения и причину или способствующую возникновению проблемы.

Вы должны принять во внимание проблемы дисбаланса нагрузки по току в панели, проблемы с электросетью и размер службы после того, как будут рассмотрены все основы. Более того, если дисбаланс серьезный (более 4%), вы не хотите оставлять двигатели работающими, иначе вы рискуете получить повреждение и дорогостоящий ремонт.

—Bryan

Проблемы качества электроэнергии — Часть 4 — Дисбаланс напряжения

Дисбаланс напряжения не является проблемой качества электроэнергии в смысле качества синуса источника питания или событий, происходящих в нем, таких как, например, гармоники и переходные процессы, но, тем не менее, имеет решающее значение по ряду причин.

В 4-й части этой серии статей по вопросам качества электроэнергии Джулиан Грант — генеральный директор Chauvin Arnoux UK объясняет, что это такое, и как влияет дисбаланс напряжения на электроснабжение установки.

I п сбалансированная трехфазная система питания переменного тока, все напряжения равны величина и каждая из 3 фаз разнесены на 120 градусов.

Соответственно, несимметричная трехфазная система питания переменного тока имеет напряжения, которые не все равны по величине и / или каждая из 3 фаз не равна 120 градусам раздельно.

Напряжение дисбалансы вызваны большими однофазными нагрузками, такими как индукционные печи, тяговые системы и другие большие индукционные машины, протягивая ток на фазе, к которой они подключены, что не появляются на двух других фазах.Некоторое оборудование также может быть подключено между двумя фазами, чтобы ток потреблялся только на двух из три. В любом случае, это приводит к тому, что более нагруженные фазы испытывают большее падение напряжения, снижение напряжения на этих фазах, или одно конкретная фаза для всего остального оборудования, подключенного к тому же поставлять.

неравномерное распределение общих однофазных нагрузок по 3-фазному система также иногда может быть достаточно плохой, чтобы вызвать небольшое напряжение дисбаланс. Чаще всего это происходит со временем как установка, изначально уравновешенная при ее строительстве, имеет к нему добавлены дополнительные схемы и оборудование.Неравный деградация или отказ одного или нескольких конденсаторных блоков PFC в банке может также вызвать дисбаланс напряжения и временный дисбаланс напряжений. может возникнуть из-за неисправности на любой из фаз либо в пределах объекта или дополнительной резервной сети снабжения.

Имея сбалансированное фазное напряжение, возможно, является одним из наиболее важных требования к промышленной установке, особенно если она содержит 3-х фазные двигатели, и что особенно важно, если они работают на или около их полной грузоподъемности.Несбалансированные напряжения на клеммах двигателя может вызвать дисбаланс фазных токов до 10-кратного процента дисбаланс напряжения для полностью загруженного двигателя. Соответственно, моторы работа на несбалансированных поставках должна быть снижена со значительными уменьшение доступной нагрузки при относительно небольшом напряжении дисбалансы. Дисбаланс также может потребовать необходимого снижения рейтинга силовые кабели из-за повышенных потерь I ² R в кабеле.

Согласно согласно IEC несимметрия напряжения определяется как отношение отрицательных напряжение последовательности к напряжению прямой последовательности.Кратко объяснил, трехфазные напряжения могут быть математически выражены как сумма компоненты положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Положительная последовательность напряжение создает магнитный поток в том направлении, в котором двигатель предназначен вращаются, а напряжения обратной последовательности вращаются в противоположном направлении. направление. Это создает поток в противоположном направлении, однако, поскольку напряжения прямой последовательности всегда намного больше, чем напряжения обратной последовательности направление вращения двигателя не затронутый.

IEC 60034-1 устанавливает ограничение по напряжению обратной последовательности в 1% на поставка кормораздатчиков.Однако в стандарте EN 50160 указывается, что дисбаланс можно ожидать до 3%, что указывает на приемлемую поставку системным стандартом является то, что «при нормальных условиях эксплуатации, во время каждый период одной недели, 95% 10-минутных средних среднеквадратичных значений составляющая обратной последовательности питающего напряжения должна быть в диапазоне от 0 до 2% составляющей прямой последовательности фаз ».

т он встречно вращающийся поток обратной последовательности, вызванный обратной последовательностью напряжения создают дополнительный нагрев в обмотках двигателя, который в конечном итоге приведет к пробою изоляции и преждевременному отказу двигателя.Непрерывная работа при температуре на 10 ° C выше рекомендованной нормы. рабочая температура может сократить срок службы вращающейся машины в раз два. Очевидно, что сокращение срока службы двигателя значительно разрушительно и дорого. Влияние этой проблемы очевидно существование многих предприятий, разрабатывающих и производящих устройства которые контролируют баланс напряжения для защиты двигателей.

Apart от самих двигателей, многие твердотельные контроллеры двигателей и инверторы также включают компоненты, которые особенно чувствительны к дисбалансы напряжений.В зависимости от продукта некоторые из них будут защитить себя и двигатель в случае дисбаланса напряжений и отказываются работать. Для менее сложных устройств сокращается срок службы Входные диоды и конденсаторы шины преобразователя частоты (VFD) являются частым результатом дисбаланса напряжений.

ИБП, многофазные преобразователи и инверторные источники питания также работают с пониженным эффективность перед лицом дисбаланса напряжений на питающей сети, создавая нежелательная рябь на их стороне постоянного тока и, во многих случаях, также создающая повышенные гармонические токи в питании.

К счастью, измерение баланса напряжения и нагрузки (тока) и, следовательно, выявление дисбаланса легко достигается с помощью силового и регистратор энергии (PEL). Подключается на входящем питании погрузка по фазам для всей установки можно контролировать время посмотреть, как оно может измениться в течение обычного рабочего дня или неделя. PEL можно быстро перемещать по установке, не навязчиво подключены и используются для измерения индивидуальных оборудование или цепи нагрузки и напряжения для достижения баланса во всем установку, а затем повторно подключили к входящей сети для постоянный мониторинг.Наряду с балансом напряжения и нагрузки это позволяют измерять и контролировать другие параметры качества электроэнергии включая коэффициент мощности и гармоники.

Там две очевидные меры предосторожности или действия для уменьшения дисбаланса напряжений и его эффекты. Во-первых, используйте отдельные схемы для больших однофазные нагрузки, и подключайте их как можно ближе к точке входящая поставка по возможности. Это гарантирует, что нагрузка не вызвать падение напряжения на любой проводке, используемой другим оборудованием, которое будет тогда подвергаться этому падению напряжения.Во-вторых, убедитесь, что все однофазные нагрузки, большие и малые, равномерно сбалансированы по все три фазы. Два простых шага, которые избавят вас от головной боли и расход.

Несимметрия напряжения — обзор

14.4 Результаты моделирования и обсуждение

Для моделирования испытательная система, показанная на рис. 14.1, имеет трехфазные несимметричные и несинусоидальные напряжения сети с компонентами основной гармоники, уровнем дисбаланса и общим гармонические искажения, измеренные как В _Sa = 2.31∠0∘ кВ, В _Sb = 2,31∠ − 120∘ кВ, В _Sc = 2,42∠120∘ кВ, VUF _S = 1,65%, и THDV _S = 3,8% соответственно.

Гармонические составляющие трехфазных напряжений электросети представлены в таблице 14.1.

Таблица 14.1. Гармонические составляющие трехфазного сетевого напряжения.

Кроме того, на стороне энергоснабжения системы есть распределительный трансформатор, соединенный звездой-звездой, номиналы которых составляют 5 и 4 МВА.16 / 0,4 кВ, и симметричная линия питания, параметры полного сопротивления основной частоты которой равны R _S = 0,01 Ом и X _S = 0,1 Ом. Трансформатор моделируется с использованием его хорошо известной Т-эквивалентной схемы, а его номинальные характеристики и параметры схемы показаны на рис. 14.6.

Рисунок 14.6. Номинальные характеристики и параметры схемы трансформатора.

Параметры импеданса основной частоты однофазной линейной нагрузки: R _L = 0.11 Ом и X _L = 0,67 Ом, а его значения P ₁ и DPF равны 480 кВт и 98,64% соответственно. Шестипульсный неуправляемый выпрямитель имеет параметры схемы как R = 0,4 Ом и C = 1000 мкФ, а его значения P ₁ и DPF равны 650 кВт и 99,70% соответственно. SCIG, которые используются в пяти FSWECS, имеют номинальные значения мощности, напряжения, тока и частоты вращения ротора: 110 кВт, 400 В, 182 А и 1487 об / мин.Номинальные характеристики и параметры схемы модели SCIG показаны на рис. 14.7.

Рисунок 14.7. Номинальные характеристики и параметры схемы SCIG, используемого в FSWECS. FSWECS , Система преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью; SCIG , индукционный генератор с короткозамкнутым ротором.

Как упоминалось ранее, на стороне потребителя есть два компенсатора, такие как STF и SC, которые будут оптимально спроектированы для улучшения значений PPL , VUF , THDV _{Среднее значение} и DPF .На рис. 14.8 показана исследуемая система на платформе Matlab / Simulink.

Рисунок 14.8. Исследуемая система на платформе Matlab / Simulink.

Для PL FSWEC в системе от 0% до 60%, изменение полных среднеквадратичных фазных токов ( I _Ga , I _Gb , I _Gc ), введенные ими, общие значения гармонических искажений фазных напряжений ( THDV _a , THDV _b , THDV , c) и значения VUF и DPF в PCC показаны на фиг.14.9–14.11 соответственно. На рис. 14.9 пунктирная вертикальная линия указывает на то, что PPL FSWECS составляет 54,50%, где один из их фазных токов достигает номинальных токов ( I _Gc = 1 о.е.) в рассматриваемых условиях тестовой системы. . Из рис. 14.10 видно, что THDV _a , THDV _b и THDV _c значительно зависят от PL , и они имеют значения ниже предел стандарта IEEE 519 как 8% для значения PPL FSWECS.С другой стороны, для корпуса PPL значения VUF и DPF измеряются как 5,04% и 94,60%, и эти значения не совместимы с их пределами, определенными в международных стандартах. В дополнение к этому, можно упомянуть, что DPF значительно уменьшается за счет приращения значения PL FSWECS.

Рисунок 14.9. Изменение полных среднеквадратичных фазных токов, вводимых FSWECS, в зависимости от их уровня проникновения в систему. FSWECSs , Системы преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью.

Рисунок 14.10. Изменение значений полных гармонических искажений фазных напряжений на PCC в зависимости от уровня проникновения FSWECS в систему. FSWECSs , Системы преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью; PCC , точка общего соединения.

Рисунок 14.11. Изменение значений коэффициента несимметрии напряжения и коэффициента мощности смещения в PCC в зависимости от уровня проникновения FSWECS в систему. FSWECSs , Системы преобразования энергии ветра с фиксированной скоростью; PCC , точка общего соединения.

14.4.1 Оценка производительности предложенного компенсатора

С учетом необходимости улучшения PPL и снижения значений VUF и THDV напряжений PCC, предложенная оптимальная конструкция компенсатора (SC + STF) получена для системы. Параметры компенсатора и значения показателей качества электроэнергии PPL и после подключения компенсатора к системе приведены в таблице 14.2. Следует отметить, что выбранные веса для коэффициентов k th, которые привели к глобальным оптимальным значениям, равны k ₁ = 0,2941, k ₂ = 0,05882, k ₃ = 0,5883 и k ₄ = 0,05882.

Таблица 14.2. Результаты предложенных оптимальных конструкций компенсатора Штейнмеца и однократно настроенного фильтра гармоник, оптимального компенсатора Штейнмеца и оптимального одноконастроенного фильтра гармоник в соответствии с алгоритмом оптимизации роя частиц.