Перекос фаз, что это?
Для обеспечения электроснабжения большинства современных объектов широко применяется трехфазная сеть с четырьмя (или пятью) проводами и заземленной нейтралью. В пятипроводной сети присутствуют три фазовых провода и дополнительно четвертый провод, который представляет собой нулевой рабочий проводник (НРП), а пятый провод выполняет функцию нулевого защитного проводника (НЗП).
В сети с 4 проводами — 3 фазовых, а четвёртый объединяет в себе НРП и НЗП.
Фазы соединены по схеме «звезда» с выведенным нулевым проводом.
Нагрузка подключается между соответствующей фазой и НРП. А, НЗП служит для выполнения защитной функции «зануления».
В идеальной трехфазной сети напряжение каждой из трёх фаз равно 220В, а линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В.
Увидеть взаимосвязь линейных и фазных напряжений лучше всего на векторной диаграмме.
На ней, слева, видна идеальная ситуация:
· напряжение каждой из трёх фаз равно 220В,
· их векторы сдвинуты на 120°,
· линейные напряжения равны друг другу и составляют 380В.
Перекос фаз (перекос напряжения, ассимметрия, нессимметрия напряжения) на этой диаграмме можно представить так:
• линейные напряжения UA’B’, UB’C’, UC’A’ равны друг другу и составляют 380 В,
• напряжения каждой из трех фаз, U0’A’, U0’B’, U0’C’ не равны между собой,
• их векторы сдвинуты на произвольные углы.
При перекосе фаз появляется напряжение смещения U0-U0′, которое уменьшает КПД потребителей, вызывает неисправности и отказы.
Почему происходит перекос фаз
Существует как «внешний» перекос фаз, из питающей сети (1), так и «внутренний», вызываемый нагрузкой подключенной на выходе (2).
Перекос фаз обязательно возникает если неравномерно распределить электропотребителей энергии по фазам. Но даже при равномерном распределении нагрузки по номинальной мощности, невозможно сохранить равномерность нагрузки по следующим причинам:
· различие времени включения электропотребителей,
· различные типы нагрузок (как индуктивная, так и емкостная),
· длительность включения,
· потребляемая мощность прибора на данный момент (техника может работать на разной мощности, во время запуска могут возникать пусковые токи и т.д.).
Соответственно, перекос фаз в трёхфазной сети (если не использовать симметрирующий трансформатор) будет иметь место, практически, постоянно. Вопрос лишь в его значении. Небольшой перекос (А) приводит к уменьшению срока службы электропотребителей. Сильный перекос (Б) приводит к отключению оборудования и даже поломке приборов, а так же, повышенному расходу электроэнергии.
Чем грозит перекос фаз
- Повышенный износ техники
- Временный отказ оборудования
· Непредсказуемое отключение потребителей
- Уменьшение срока службы электроприборов
- Перегрев обмоток электродвигателей, замыкания
- Полный выход оборудования из строя
- Отключение резервного генератора
- Повышенное потребление топлива генератором
- Увеличение уровня потребления электроэнергии
Каким образом симметрирующий трансформатор (ТСТ) устраняет перекос фаз.
Основные функции симметрирующего трансформатора:
· симметрирование фазных напряжений (устранение перекоса фаз) при электроснабжении потребителей от питающей сети;
· равномерное распределение нагрузки по фазам при электроснабжении потребителей;
- равномерное распределение нагрузки по фазам для устранения перекоса фаз при подаче энергии на оборудование или приборы от автономного источника (бензо-, дизель-, газо -электростанции)
Как работает ТСТ?
ТСТ работает по принципу симметрирования – с помощью электромагнитного перераспределения нагрузки по фазам. Перераспределение осуществляется следующим способом:
· 50% мощности остается на той фазе, к которой подключена нагрузка,
· по 25% мощности распределяется на две оставшиеся фазы.
Соответственно, задействованы все три фазы, такое перераспределение позволяет сделать загрузку трехфазной сети гораздо более равномерной.
Преимущества использования симметрирующих трансформаторов:
- снижение уровня потребления электроэнергии;
- увеличение срока службы и обеспечение безотказной работы оборудования;
- снижение расходов на ремонт и обслуживание, уменьшение износа электроприборов;
- обеспечение устойчивого режима работы дизель-, бензо-, газо-электростанции при работе с однофазной нагрузкой;
- возможность подключения энергоемких однофазных или двухфазных потребителей даже при наличии ограничений на потребляемую мощность (до 50% трехфазной мощности).
- возможность подключения к генератору однофазных потребителей, мощность которых превышает мощность фазы генератора (см. иллюстрацию);
Возможные дополнительные функции ТСТ при модификации:
· Преобразование трехфазной сети в однофазную (3 в 1) с гальванической развязкой или без нее;
· Преобразование трехфазной трехпроводной сети в трехфазную четырёхпроводную (формирование НРП для подключения фазной нагрузки);
· Отогрев коммуникаций.
Чем трехфазная сеть лучше однофазной?
Трехфазная сеть обычно предпочтительнее однофазной из-за следующих преимуществ:
-
Более высокая мощность: Трехфазная сеть обеспечивает более высокую мощность, чем однофазная сеть. Это означает, что трехфазная сеть может питать более мощное оборудование и устройства, такие как большие моторы, промышленные станки, кондиционеры, светильники, которые требуют много энергии.
-
Более эффективное использование энергии: В трехфазной сети три фазы сдвинуты по фазе на 120 градусов относительно друг друга, что позволяет получить более эффективное использование энергии. Это связано с тем, что мощность распределяется более равномерно между тремя фазами, что уменьшает нагрузку на каждую фазу и увеличивает КПД системы в целом.
-
Надежность и стабильность: В трехфазной сети меньше вероятность перегрузки или падения напряжения, так как мощность распределяется между тремя фазами. Это обеспечивает стабильную работу электрооборудования и устройств и повышает надежность системы.
-
Удобство: Трехфазная сеть позволяет передавать электроэнергию на более дальние расстояния без потери напряжения и качества сигнала. Это делает трехфазную сеть более удобной и экономичной для использования в промышленных и коммерческих зданиях.
В то же время, однофазная сеть проще и более дешева в установке и подключении, и она может быть достаточной для некоторых типов нагрузки в домашних условиях.
Видео. Для чего нужен ноль? Почему у трехфазного двигателя нет нуля и куда девается ток?
