Перекос напряжения: Перекос фаз — причины возникновения и его устранение — Симметрирующие трансформаторы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Что такое перекос фаз? здесь точное определение понятным языком – инженерная компания LiderTeh

Ответ:

С каждым годом увеличивается количество и мощность бытовых приборов и техники в домах.

Часто в сети возникает такое явление, как перекос фаз.

Одна фаза может быть перегружена и напряжение на ней низкое, а другие, наоборот, с низкой нагрузкой, вот и из-за этого на них появляется высокое напряжение смотрите рис. 2

Перекос фаз представляет большую опасность для электроприборов. С низким или высоким напряжением они могут работать не правильно, вплоть до выхода их из строя. Наибольшей опасности подвергается трехфазные приборы, такие как двигатели, насосы и компрессоры.

Например, срок службы электроприборов снижается на 10-15%, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной последовательности K2U = 2. ..4 %.

И наоборот,

при работе с нормальной, номинальной нагрузкой и питанием, срок службы увеличивается вдвое.

Перекос фаз в сети делят на два основных типа:

Систематическая (вероятная)
Случайная.

Систематическая несимметрия (перекос фаз) появляется, когда одна из фаз постоянно перегружена относительно других.

Вероятностная несимметрия возникает в зависимости от случайных факторов (перемежающийся перекос фаз), когда непостоянные нагрузки в разное время перегружают разные фазы. 2. Случайная несиметрия возникает в результате короткого замыкания фазного провода и нулевого провода нейтрали- такое явление возникает редко, и является аварийной ситуацией. Также напряжения сильно зависят от сопротивления проводов и внутреннего сопротивления трансформатора.

В случае возникновения

случайного перекоса фаз, при обрыве нулевого провода, напряжения распределяются по фазам пропорционально электрическому сопротивлению потребителей.

Способы устранения последствий перекоса фаз могут быть разными. Например, самый востребованный вариант, установка стабилизаторов напряжения в частном доме или применение симметрирующих трансформаторов.

Перекос фаз в быту — Построй свой дом

Мы уже говорили о том как определить фазу в электросети вашего дома. Но составляя проект электроснабжения своего частного дома, особое внимание необходимо уделить равномерности распределения нагрузки между фазами электрической сети. Делается это для того, чтобы в процессе эксплуатации загородного дома не допустить перекос фаз. Вот о том, что такое перекос фаз в трехфазной сети и что происходит, если он случается, мы и поговорим в этой статье.

Перекос фаз встречается в многофазной сети переменного тока, когда амплитуды фазных напряжений (токов) не равны между собой. Причины перекоса напряжений могут быть разными, но основная из них — это не симметрия токов в сети, обусловленная неравенством нагрузки по фазам. При этом наблюдается снижение мощности трехфазных электрических приборов.

Перекос фаз в быту

Если рассмотреть перекос фаз с точки зрения эксплуатации частного дома, то может возникать риск выхода из строя или некорректной работы электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой. К ним относятся компрессоры холодильников, вентиляторы, приборы с простыми силовыми трансформаторными источниками питания.

Необходимо знать, что существуют разные виды перекоса в электросети. В этой статье я рассмотрю перекос фаз, вызванный неравномерным распределением внутри сетевой нагрузки.

Большинство сетей, особенно обеспечивающих электричеством поселки, предназначенные для ИЖС, являются трехфазными. Если в них нагрузка распределена неравномерно, из-за чего одна или две фазы перегружены, а третья недогружена, происходит перекос. На практике чаще всего это происходит, когда электрики неравномерно распределили однофазные нагрузки.

Наиболее часто встречаются ситуации, 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.

Подключение на одну из фаз приборов с высокой потребляемой мощностью, неизбежно вызывает неравномерную нагрузку между фазами. То же самое можно сказать и об общественных и промышленных объектах. Во всех перечисленных случаях важно следить за равномерным распределением нагрузки между имеющимися фазами, это позволит предотвратить возникновение проблем.

Перекос фаз в трехфазной сети

Наиболее распространенную схему соединений нагрузок в трехфазной сети, называемой «звездой», которую дополняют нейтральным проводом, подключенным к центральной точке и электрически связанным с заземлением. Для простоты понимания трехфазную электрическую сеть можно представить с помощью равностороннего треугольника с нейтральной точкой в его середине. Треугольник визуализирует работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом поселке и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям.

Обозначив вершины треугольника точками A, B, C а середину N (нейтраль), можно составить формулу 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.

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

Что происходит при перекосе фаз

Прежде всего, во время перекоса наблюдается неравномерная нагрузка на фазы. При этом на перегруженной фазе напряжение падает ниже нормы, а на недогруженной происходит скачок напряжения, превышающий допустимые показатели, при этом линейное напряжение остается постоянным. В результате, электрические приборы могут выйти из строя, особенно, если в них нет стабилизатора напряжения. Это вызвано тем, что отдельные приборы могут: либо недополучать требуемой мощности, либо получать ее с избытком.

Особенно такое положение опасно для мощных приборов, например, водонагревателей, скваженных насосов, электрокотлов и т.д..

Как исправить перекос фаз

Предотвратить негативные последствия для оборудования от перекоса между фазами позволяет трехфазный стабилизатор. Еще его часто называют трансформатор для выравнивания перекоса фаз. В отличие от бытовых стабилизаторов напряжения, фазные стабилизаторы устраняют асимметрию путем усиления или перераспределения нагрузки. Применение этого прибора позволит исключить случаи, когда из-за превышения потребления мощность на одной фазе автоматически отключается электричество во всем доме.

В принципе, функцию многофазного симметрирующего стабилизатора может выполнять сборка из трех однофазных стабилизаторов напряжения. Совместное использование трех стабилизаторов может сулить существенную выгоду. Принцип действия трехфазного прибора заключен в том, что он имеет одно устройство запаса и преобразования энергии, в роли которого выступает импульсный трансформатор.

Если сказать проще, здесь однофазный стабилизатор, установленный на наиболее просаженной фазе, вынужден компенсировать повышение напряжения за счет увеличения потребляемой мощности, что сопровождается сильным снижением КПД преобразователя.

Трехфазные же стабилизаторы берут необходимую для выравнивания мощность от фаз, на которых напряжение выше номинального, за счет этого размер потерь на преобразование значительно ниже. При этом происходит дополнительная нагрузка на ненагруженные фазы, то есть стабилизируется не только потребительская, но и частично питающая сеть. Наличие общего инвертора также позволяет поддерживать трехфазную сеть при временном отсутствии напряжения на одной из фаз питания.

Защита от перенапряжений для однофазных подключений

Как же быть потребителям с однофазным подключением? К сожалению, повлиять на вероятность возникновения перекоса и вызванного им повышения напряжения не представляется возможным. Такие явления периодически случаются, всему виной недостаточная оснащенность магистральных сетей, отсутствие работ по прогнозированию нагрузок и плохое техническое состояние электрических сетей.

Но защитить собственное электрическое хозяйство все же можно. Простейший способ — установка реле напряжения, которое отключит потребители при скачке напряжения. Если даже временное отсутствие электроснабжения недопустимо, существует два способа защиты от перекоса фаз: установка однофазного стабилизатора или оснащение вводно-распределительной группы АВР с автономным источником питания.

Все же, идеальным вариантом является планирование всех мощностей на начальном этапе проектирования дома, таким образом можно заранее равномерно распределить нагрузку между фазами, предотвратив тем самым перекос. Если дом уже эксплуатируется, можно замерить напряжение на каждой фазе по отдельности, для этого используется вольтметр и при необходимости сделать перераспределение мощностей.

В следующей статье я расскажу, что делать если ваш сайт заражен вирусом.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Перекос фаз

Перекос фаз — это несимметрия токов и напряжений, явление, при котором амплитуды фазных напряжений и токов не равны между собой и сдвинуты друг относительно друга по фазе, отличной от 120 градусов. Перекос фаз возникает, как правило, в результате ошибочного распределения нагрузки в фазах внутренних 3-х фазных сетей, относительно высокого сопротивления нулевого провода ( в худшем случае при его обрыве) или того и другого вместе.. Наиболее часто явление перекоса фаз наблюдается на крупных предприятиях, оснащённых однофазными электросварочными устройствами, индукционными плавильными печами и иными нагревательными установками с высокой потребительской мощностью. Кроме того, причиной перекоса фаз электроустановок может быть обрыв одной из фаз, приводящий к сильным увеличениям токов в остальных фазах, выход из строя автоматического выключателя, когда происходит короткое замыкание фазы с нулевым проводом и т.д.

При этом в нулевом проводе четырехпроводной линии появляется ток, равный геометрической сумме фазных токов. В некоторых случаях (например, при отключении нагрузки одной или двух фаз) по нулевому проводу может протекать ток, равный фазному току нагрузки, что приводит к значительному увеличению активных потерь, а также увеличению вероятности поражения электрическим током персонала, эксплуатирующего оборудование. Кроме того, это может привести к разрушению нулевого провода, так как защита от токовых перегрузок нулевых проводников, как правило, не предусмотрена.

Как уже говорилось выше, перекос фаз может возникать в различных ситуациях:

1. Нулевой провод исправен, нагрузки по фазам различны (вплоть до перегрузок).

В этом случае падения напряжения в обмотках питающего трансформатора будут различными, что приведет к изменению не только фазных, но и линейных напряжений.

На рисунке 3 представлена векторная диаграмма напряжений на выходе 3-х фазного трансформатора на холостом ходу (векторы ОА, ОВ, ОС – фазные напряжения; векторы АВ, ВС, СА – линейные напряжения).

Рис. 3 – Векторная диаграмма напряжений при неравномерной загрузке фаз трансформатора

При подключении нагрузки фазные напряжения на выходе трансформатора уменьшатся на разную величину из-за разных нагрузок, с учетом падений напряжений в обмотках трансформатора (векторы ОА´, ОВ´, ОС´ — фазные напряжения; векторы А´В´, В´С´, С´А´ — линейные напряжения). Как видно из рисунка, изменились не только фазные но и линейные напряжения.

2. Падения напряжений в обмотках трансформатора пренебрежимо малы, но «неисправен» нулевой провод.

Взаиморасположение фазных и линейных напряжений можно изобразить в виде равностороннего треугольника (рис.4) с вершинами «А», «B», «С» и центром в точке «0». Векторы АВ, ВС и CA (лежащие на сторонах треугольника) — это линейные напряжения (380В).

Рис. 4- Векторная диаграмма напряжений при смещении нейтрали

Векторы (сплошные линии), проведенные из центра треугольника к его вершинам — 0A, 0B и 0С — это фазные напряжения. При симметричной нагрузке они равны между собой 0A=0B=0С и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°. В данном случае перекос фазных напряжений отсутствует.

Одной из причин, вызывающей возникновение перекоса фаз, является «плохой нуль», когда сопротивление меду нулевой точкой трансформатора и нулевой точкой нагрузки недопустимо велико или, еще хуже, когда происходит «обрыв» нулевого провода. В таких случаях, из-за того, что к сети подключают множество потребителей, в том числе однофазных, в каждый случайный момент времени можно ожидать, что нагрузки в различных фазах отличаются друг от друга.

Причем, даже если однофазные нагрузки по величине одинаковы, то их включение под нагрузку или отключение не может происходить синхронно. Различие фазных нагрузок по величине и характеру создает условия для возникновения перекоса фазных напряжений.

Графически это будет выглядеть следующим образом (пунктирные линии на рис. 4): точка 0 в центре треугольника, из которой исходят векторы идеальных фазных напряжений величиной 220В (0A, 0B и 0С) смещается относительно центра треугольника в точку О´. Смещаются и сами векторы фазных напряжений на произвольный угол друг относительно друга. Напряжение на каждой из фаз меняется с величины в 220 В, например, на 190В, 240В и 230В соответственно.

В данном случае перекос фаз (фазных напряжений), как правило, характеризуется неизменностью или одинаковостью линейных напряжений источника и значительным различием по величине фазных напряжений. То есть треугольник, образуемый векторами линейных напряжений остается равносторонним, это означает, что значение трех линейных напряжений соответствует 380В.

3. Падения напряжения в обмотках трансформатора существенны и «неисправен» нулевой провод.

Это наихудшая ситуация, приводящая к существенному перекосу фаз. Действуют одновременно два фактора: неравномерная загрузка фаз и высокое сопротивления (обрыв) нулевого провода. Перекосы фазных напряжений сильно сказываются на работе оборудования. Основную часть трехфазных потребителей (потребителей, питающихся от линейного напряжения) составляют электродвигатели. Система управления и контроля запуска таких трехфазных потребителей, как правило, подключается к фазному напряжению. При перекосах фаз система управления запуском электродвигателя, которая контролирует длительность и факт запуска, работает неустойчиво, т.е. спонтанно выдает команды на его пуск или останов. Диапазон изменения фазного напряжения жестко регламентируется эксплуатационной документацией (как правило, не допускается перекос более ± 7,5 ÷ 10 % от номинала). Если перекос превысил допустимый предел, то системы управления запуском дает сбой. При восстановлении уровня фазного напряжения происходит очередной запуск и так далее.

Известно, что режим запуска асинхронного двигателя характеризуется кратковременной работой обмоток статора в режиме короткого замыкания. Частые повторные пуски будут вызывать значительный перегрев изоляции и существенно увеличивать электропотребление из сети. Возможные негативные последствия такого режима работы — либо отказ в запуске, либо отказ оборудования вследствие перегорания обмоток двигателя.

У однофазных потребителей низкое напряжение является причиной тусклого света осветительных приборов, длительного запуска двигательных приборов, сбоев в работе компьютеров и т.д. Высокое напряжение вызывает отказы электроприемников из-за износа изоляции, отключение их защитными устройствами, перегорание предохранителей.

По информации, приведенной по результатам измерений, небольшая асиметрия напряжения (например, до 2%) на зажимах асинхронного двигателя приводит к значительному увеличению потерь мощности (до 33% в статоре и 12% в роторе), что в свою очередь, вызывает дополнительный нагрев обмоток и снижение срока службы их изоляции (на 10,8%), а при перекосах в 5% общие потери возрастают в 1,5 раза и, соответственно, растет потребляемый ток. Причем, дополнительные потери, обусловленные несимметрией напряжений, не зависят от нагрузки двигателя.

Длительная допустимая мощность для двигателей до 7 кВт при несимметрии напряжений 5% снижается по сравнению с номинальной на 10 — 15%, а при несимметрии 10% — на 25 — 45%. Еще одно отрицательное действие несимметрии напряжения выражается в возникновении дополнительной вибрации, вследствие чего сокращается срок службы отдельных деталей двигателя, в том числе и его обмоток. В симметричном режиме основная причина вибрации — неуравновешенность вращающихся частей, несоосность валов. При несимметрии напряжений возникает дополнительная вибрация, которая соизмерима или больше, чем вибрация в симметричном режиме. Суммарная вибрация может превысить допустимый уровень. Расчеты показывают, что в некоторых случаях допустимая несимметрия напряжений лимитируется не условиями нагрева, а условиями механической перегрузки при колебаниях корпуса двигателя.

Используемое в настоящее время оборудование и его недостатки

Если перекос фаз невозможно обеспечить путем равномерного распределения нагрузки по фазам и при этом его наличие приводит к нарушению технологических процессов, то его устранение обеспечивается обычно путем включения мощного трехфазного стабилизатора напряжения (фактически представляющего собой три самостоятельных однофазных стабилизатора) или установки специального трехфазного симметрирующего трансформатора.

Однако включение фазных стабилизаторов фактически не решает поставленную задачу, так как они сами провоцируют несимметрию трехфазной системы. Помимо своего основного недостатка трехфазные стабилизаторы напряжения потребляют значительное количество электроэнергии и требуют значительных сервисных расходов, так как обладают низкой надежностью – и электромеханические, и электронные стабилизаторы напряжения имеют быстроизнашивающиеся и часто отказывающие детали. Поэтому такое решение снижения перекоса фаз является дорогим.

В связи с этим обычно предпочтение отдается симметрирующему трансформатору. Симметрирующий трансформатор выполняет функции:

— устранение перекоса фазных напряжений,

— равномерное распределение нагрузок по фазам;

— обеспечение заданной величины фазных напряжений.

Однако включение симметрирующего трансформатора приводит к ряду дополнительных проблем:

— в связи с тем, что включение симметрирующего трансформатора производится в разрыв проводов сети, в случае выхода его из строя нарушается энергоснабжения всего предприятия;

— симметрирующий трансформатор по своему принципу должен функционировать в недогруженном режиме, что приводит к тому, что он становится мощным источником реактивной мощности индуктивного характера в сети предприятия, которую необходимо дополнительно компенсировать.

— симметирирующий трансформатор имеет значительный вес и габариты, например, симметрирующий трансформатор на 160 кВА имеет вес 250 кг, размеры 710х610х640 мм.

Перекос фаз, в чем опасность

Качество электроэнергии существенным образом влияет на состояние ее потребителей, не случайно государственными стандартами строго регламентированы ее показатели, одним из которых являются перекосы фаз. Требования ГОСТ ограничивает этот показатель величинами равными:

4% по нулевой последовательности;
2% по обратной.

Перекосом фазных напряжений в трехфазных электрических сетях называют несовпадение величин последних, вызванное, как правило, неравномерностью распределения нагрузок.

Трехфазная сеть, питающая потребителей с трехфазным питанием, нагружена равномерно, неравномерные нагрузки возникает обычно при раздаче напряжения однофазным потребителям, например разводка по разным квартирам на одном этаже. Добиться паритета однофазных нагрузок в таком случае невозможно, поскольку у каждого из однофазных потребителей свой парк электрических приборов работающих вне зависимости друг от друга.

В трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью выравниванием фазных напряжений занимается нейтраль, она защищает от опасного перекоса, вызванного однофазным подключением. Ситуацию меняют обрывы нулевых проводов, когда функции нулевых проводников достаются одному из фазных проводов (по самой малонагруженной фазе), в таких случаях величина напряжения на нем относительно оборванного нуля стремится к линейным 380 вольтам.

В чем опасность перекосов и способы защиты

Трехфазные электроприемники рассчитаны на работу с симметричными фазными напряжениями, в случае возникновения перекоса, падает их мощность, греются обмотки, особенно критичны к асимметрии асинхронные электродвигатели. Все это приводит к сокращению ресурсов оборудования, ускоренному их износу и быстрым поломкам.

Не лучшим образом сказываются перекосы и на источниках электроэнергии, снижается эффективность работы трансформаторов подстанций, для автономных электростанций на трехфазных генераторах:

увеличивается расход топлива и масла;
растет нагрузка на генератор и расход электроэнергии;
возрастает риск возникновения неисправности;
снижается общий ресурс установки.

Ну и, конечно же, прямую угрозу человеку несут ситуации сопутствующие обрыву нулевого провода. Повышение напряжения в сети увеличивает вероятность поражения электрическим током, а выход из строя дорогостоящих бытовых приборов несет прямой материальный ущерб.

Избежать негативного влияния асимметрии трехфазного напряжения можно различными способами.

Для устранения перекоса на этапе проектирования внутренней электросети следует внимательно отнестись к вопросам подключения нагрузки, ее правильному распределению между фазами и возможным изменениям в процессе эксплуатации.
Устранить перекосы в уже эксплуатируемых сетях помогает использование трехфазных стабилизаторов, однако если учитывать, что они состоят из трех однофазных стабилизаторов, иногда эти устройства и сами оказываются причиной несимметрии.
Отличные результаты показывает применение защитной автоматики. Например, реле контроля фаз и напряжения отключает цепи питания от нагрузки в случае обнаружения любой аварийной ситуации с сетью, в том числе и при асимметрии напряжений.

В однофазных сетях для защиты от аварий, связанных с обрывом нейтрали прекрасную защиту дорогостоящей бытовой техники обеспечивает обыкновенное реле напряжения, которое отключает питание в случае выхода напряжения за установленные рамки. Небольшое устройство в силовом щитке поможет избежать крупных материальных потерь.

Смотрите также другие статьи :

Сопротивление петли фаза-нуль в системе TT

Несколько иначе обстоит дело в системе TT, применяемой для электропитания временных объектов, а также широко используемой при передаче электроэнергии посредством воздушных линий, например в сельской местности. Как и для TN здесь также применяются заземления нейтрали трансформаторов, только защитного проводника к контуру заземления подстанции не идет.

Подробнее…

Чем опасно отгорание нуля

Обрывы нуля для воздушных линий явление не редкое, однако, применение кабельных линий электропередач эту вероятность нивелируют. Значительно чаще обрывы нулевого провода в кабеле происходят по причине отгорания нуля.

Подробнее…

Перекос фаз | Vian CITY

явление в электротехнике встречающееся довольно часто. Практики хорошо знакомы с ним и знают его последствия. А вот причина негативных его проявлений далеко не всем понятна.

Сначала давайте определимся в терминах. Речь идет о разнице напряжений, между фазами в трехфазной сети или фазными и нулевым проводником в той же трехфазной цепи. Под перекосом мы будем понимать различие этих напряжений.

Напомним, что любая трехфазная цепь может быть выполнена с «глухо заземлённой нейтралью» либо с «изолированной нейтралью». Первая имеет три фазных проводника и, так называемый, нулевой провод. Вторая только три фазных проводника. Соответственно, потребители в первой цепи могут быть соединены как в треугольник, так и на звезду. Во второй только в треугольник. В сети 380/220 В с глухо заземлённой нейтралью потребители, в подавляющем большинстве случаев, подключены по схеме «звезда». Это относится как к асинхронным двигателям, так и к «осветительным нагрузкам». О таких случаях мы будем вести речь в дальнейшем. Сделаем одно замечание. Сопротивление питающих линий является конечным, носит омический характер и должно учитываться при расчете трехфазной цепи.

В схемах трехфазного тока, соединенных по типу «Y», присутствует N-проводник, с помощью которого относительно балансируются показатели напряжения. Когда происходит нарушение его целостности, N-проводником становится один из фазных проводов. Напряжение этой фазы возрастает до 0,4 кВ, что вызывает выход из строя электроприборов, подключенных к ней.

Так называемый перекос фаз, является отклонением от нормальной разницы между мгновенными значениями линейных напряжений, либо результатом изменения фазового угла между линейными напряжениями. Последний случай можно исключить из рассмотрения, так как он встречается крайне редко.

Когда мы определились с терминами можно перейти к рассмотрению вопроса по существу. И тут становиться всё просто. Предположим, что все нагрузки у нас осветительные. Под этим термином понимают активные нагрузки, например в виде ламп накаливания. Ещё, предположим, что к одной из фаз подключено лампочек значительно больше чем к остальным. Токи, протекающие через них, по законам Кирхгофа будут протекать не только через нулевой проводник но, и через других потребителей. В результате падение напряжения на потребителях других фаз неизбежно вырастет. Это и вызывает перекос фаз.

Все это можно объяснить и через напряжения. Большой ток одной из фаз создает небольшое, но вполне реальное падение напряжения в нулевом проводе. Это напряжение сдвинуто на угол 120^о относительно других фаз. Поэтому напряжение, приложенное к их нагрузкам, является суммой фазного напряжения и напряжения на нулевом проводе.

Крайним случаем перекоса фаз является однофазное замыкание на «землю». В этом случае токи короткого замыкания будут протекать и через потребителей, питающихся от двух других фаз что, неизбежно, вызовет перенапряжение в них.

Ещё одним из случаев того же порядка является обрыв нулевого провода. При этом также нарушается баланс токов в нагрузках. Напряжения в сети могут изменяться крайне непредсказуемо, в зависимости от величины нагрузки на каждую из фаз. Практики знают, что напряжения в бытовых розетках, в этих условиях могут достигать даже линейных значений. Ещё перекос фаз возникает при обрыве одного из фазных проводников. Такой режим называется неполнофазным.

В любом случае перекос фаз ведёт к экономическим потерям, связанным с протеканием токов в нулевом проводнике. В теоретических основах электротехники (ТОЭ) для таких расчётов вводят понятия токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Ещё раз. Существенное увеличение тока одной из фаз трехфазной сети, потребители которой соединены в звезду, незамедлительно ведёт за собой увеличение напряжения на нагрузках других фазных проводов. При этом напряжение перегруженной фазы относительно нулевого провода понижается. Чем это чревато? У ламп накаливания значительно сокращается срок службы либо светоотдача, у асинхронных двигателей, подключенных к такой сети, ухудшается КПД. В конце концов, повышенное напряжение может вывести из строя электронные приборы.

Ещё одно негативное явление это появление гармоник высших порядков при питании различных электрических машин от несбалансированной сети. Речь идет о двигателях, трансформаторах и генераторах. Это связанно с процессами, протекающими в их магнитопроводах. Гармоники высших порядков часто вызывают сбои в работе электронного оборудования. Поэтому при проектировании электрических сетей необходимо равномерно распределять нагрузки по фазам. Своды правил по проектированию считают предельным разброс нагрузок в 30% в распределительных щитках, а для вводных распредустройств 15%.

Какие требования предъявляются к перекосу фаз нормативными документами? Основным документом, определяющим качество электроэнергии, является ГОСТ 13109-97. Его требования выражаются в терминах нулевых и обратных последовательностей. Не уверены, что стоит грузить читателя столь сложными материями.

Конечно, выявить перекос фаз не сложно с помощью простейших приборов не прибегая к посторонней помощи.

Защитные методы

Существует несколько способов защиты низковольтных потребительских сетей от перекоса фазных напряжений. Первым способом является расчет нагрузочных токов и конструктивное планирование их с целью обеспечения равномерности распределения мощностей. Нагрузки со стороны низкого напряжения, такие как бытовые электроприборы или осветительные сети, обычно однофазные, что затрудняет гарантию симметрии. При планировании электрической сети, содержащей такие типы электроприемников, отдельные схемы должны быть равномерно распределены между тремя фазами, например, одна фаза на этаж. Мерой по защите от перекоса фаз может служить и изменение рабочих параметров нагрузок в существующих сетях.

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.

Допустимый перекос фазы

Очень часто возникает ситуация, когда при трехфазном напряжении возникает неравномерная нагрузка, когда две фазы работают с перегрузкой, а последняя загружена очень слабо. В этом случае, должен соблюдаться допустимый перекос фаз, иначе может возникнуть аварийная ситуация. Чаще всего это происходить в электрощитах, где подключено трехфазное питание. При этом, большинство однофазных нагрузок могут быть подключены к одной из фаз.

Принцип перекоса

Часто одна фаза бывает загружена мощными электрическими приборами, в другой подключенная нагрузка совершенно слабая. Третья вообще может не иметь нагрузки. Такая ситуация нередко возникает в дачных поселках, когда на одной линии может находиться большое количество домов. В этом случае, бытовые приборы начинают плохо работать, а освещение становится мигающим и тусклым.

Данная неравномерная нагрузка получила название перекоса фаз. При перегрузке одной фазы, в ней резко падает напряжение, а в недогруженной фазе напряжение, наоборот, повышается больше номинального. В результате, однофазные бытовые приборы могут недополучить необходимое напряжение, или получить его больше, чем это необходимо. В любом случае, ситуацию необходимо исправлять, поскольку она может вызвать неправильную работу приборов или их полный выход из строя.

Особенно это касается трехфазных электродвигателей, которые используются в различном оборудовании. Для них перекос просто опасен, поскольку приводит к немедленной поломке.

Ситуация с неправильной работой фаз нередко вызывает срабатывание трехфазных автоматов. Это происходит, когда одна фаза начинает испытывать существенные перегрузки. Обычно, отключается общий входной автомат, установленный для всего дома. Таким образом, при наличии больших потенциальных запасов, происходит перегрузка электрической сети.

Как избежать перекос фазы

Для того, чтобы избежать неприятных последствий, необходимо, в первую очередь, соблюдать допустимый перекос. Хотя, в действительности, этой ситуации необходимо полностью избегать и делать правильные предварительные расчеты еще во время планирования и распределения всех электрических мощностей. Такие расчеты заранее делаются в специальном проекте, отражающем электрическую часть. После, уже во время эксплуатации, необходимо проверять состояние тока и своевременно перебрасывать нагрузки между фазами. Такие проверки производятся с помощью специального тестера, квалифицированным специалистом-электриком.

Эти работы достаточно сложные, поскольку в данной ситуации производится переборка электрического щита с целью выравнивания тока. Для защиты от внешнего перекоса, на каждую фазу устанавливается собственный стабилизатор напряжения.

Перекос фаз

Перекос фаз — это несимметрия фаз и напряжений, явление, при котором амплитуды фазных напряжений и токов не равны между собой и сдвинуты друг относительно друга по фазе, отличной от 120 градусов. Перекос фаз возникает, как правило, в результате ошибочного распределения нагрузки в фазах внутренних 3-х фазных сетей, относительно высокого сопротивления нулевого провода (в худшем случае при обрыве) или другого вместе. , оснащенные однофазными электросварочными устройствами, индукционными плавильными печами и нагревательными установками с высокой потребительской мощностью.Кроме того, причиной перекоса выхода из фазы электроустановок может быть обрыв одной из фаз, приводящий к сильным увеличению токов в остальных фазах, из автоматического выключателя, когда происходит короткое замыкание фазы с нулевым проводом и т.д.

При этом в нулевом проводе четырехпроводной линии появляется равный геометрической сумме фазных токов. В некоторых случаях (например, при отключении нагрузки одной или двух частей) по нулевому проводу может протекать ток, равный фазному току нагрузки, что приводит к значительному увеличению числа активных потерь, а также увеличению вероятности электрического током персонала, эксплуатирующего оборудования.Кроме того, это может привести к разрушению нулевого провода, как правило, как правило, защита от токовых перегрузок нулевых проводников.

Как уже говорилось выше, перекос фаз может возникать в различных ситуациях:

1. Нулевой провод исправен, нагрузки по фазам различны (вплоть до перегрузок).

В этом случае падения напряжения в обмотках питающего трансформатора будут различные, что приведет к изменению не только фазных, но и линейных напряжений.

На представленном рисунке 3 представлена диаграмма напряжений на выходе 3-х фазного трансформатора на холостом ходу (ОА, ОВ, ОС — фазные напряжения; структура АВ, ВС, СА — линейные напряжения).

Рис. 3 — Векторная диаграмма напряжений при неравномерной загрузке фаз трансформатора

При подключении нагрузки фазные напряжения на выходе трансформатора уменьшатся на разную нагрузку из-за разных нагрузок, с учетом падений напряжений в обмотках трансформатора (ступ ОА´, ОВ´, ОС´ — фазные напряжения; ступ А´В´, В´С´ , С´А´ — линейные напряжения).Как видно из рисунка, изменились не только фазные но и линейные напряжения.

2. Падения напряжений в обмотках трансформатора пренебрежимо малы, но «неисправен» нулевой провод.

Рис.4- Векторная диаграмма напряжений при смещении нейтрали

Векторы (сплошные линии), проведенные из центра треугольника к его вершинам — 0A, 0B и 0С — это фазные напряжения. При симметричной нагрузке они равны между собой 0A = 0B = 0С и сдвинуты друг относительно друга на угол 120 °. В данном случае перекос фазных напряжений отсутствует.

Одной из причин, вызывающей возникновение перекоса фаз, является «причиной возникновения плохой нулевой точки трансформатора и нулевой точки нагрузки, недопустимо велико или еще хуже, когда происходит« обрыв »нулевого провода.В таких случаях, из-за того, что к сети подключают множество потребителей, в том числе однофазных, в каждый случайный момент времени можно ожидать, что нагрузки в различных фазах отличаются от друга.

Причем, даже если однофазные нагрузки по величине одинаковы, то их включение под нагрузку или отключение не может происходить синхронно. Различие фазных нагрузок по величине и характеру создают условия для возникновения фазоса фазных напряжений.

Графически это будет следующим образом (пунктирные линии на рис.4): точка 0 в центре треугольника, из которой исходят исходят идеальных фазных напряжений величиной 220В (0A, 0B и 0С) смещается относительно центра треугольника в точку О´. Смещаются и сами фазных напряжений на произвольный угол друг относительно друга. Напряжение на каждой из фаз меняется с величиной в 220 В, например, на 190, 240 и 230 В соответственно.

9000 В данном случае используется переключение фазных напряжений, как правило, проявляется линейностью фазных напряжений.То есть треугольник, образуемый векторми линейных напряжений равносторонним, это означает, что значение трех линейных напряжений соответствует 380В.

3. Падения напряжения в обмотках трансформатора существенны и «неисправен» нулевой провод.

Это наихудшая ситуация, приводящая к существенному перекосу фаз. Действуют два фактора: неравномерная загрузка фаз и высокое сопротивление (обрыв) нулевого провода. Перекосы фазных напряжений сильно сказываются на работе оборудования.Основную часть трехфазных потребителей (потребителей, питающихся от линейного напряжения) составляют электродвигатели. Система управления и контроля запуска таких трехфазных потребителей, как правило, подключается к фазному напряжению. При перекосах фаз система управления запуском электродвигателя, которая контролирует длительность и факт запуска, работает неустойчиво, т.е. спонтанно выдает команды на его пуск или останов. Диапазон изменения фазного напряжения жестко регламентируется эксплуатационной документацией (как правило, не допуск перекос более ± 7,5 ÷ 10% от номинала).Если перекос превысил допустимый предел, то системы управления запуском дает сбой. При восстановлении уровня фазного напряжения происходит очередной запуск и так далее.

Известно, что режим запуска асинхронного двигателя характеризуется кратковременной работой обмоток статора в режиме короткого замыкания. Частые повторные пуски чрезмерное отключение сети. Возможные последствия такого режима работы — либо отказ оборудования от отказа оборудования перегорания двигателя.

У однофазных потребителей низкое напряжение тусклого света осветительных приборов, длительного запуска двигательных приборов, сбоев в работе компьютеров и т.д. Высокое напряжение вызывает отказы электроприемников из-за износа, отключение их защитными устройствами, перегорание предохранителей.

По информации, приведенной по результатам измерений небольшая асиметрия напряжения (например, до 2%) на зажимах асинхронного двигателя приводит к значительному увеличению мощности (до 33% в статоре и 12% в роторе), что в свою очередь, вызывает дополнительный нагрев обмоток и снижение срока их изоляции (на 10,8%), а при перекосах в 5% общие потери возрастают в 1,5 раза и соответственно, растет потребляемый ток.Причем, дополнительные потери, обусловленные несимметрией напряжений, не зависят от нагрузки двигателя.

Длительная допустимая мощность для двигателей до 7 кВт при несимметрии напряжений 5% снижается по сравнению с номинальной на 10 — 15%, а при несимметрии 10% — на 25 — 45%. Еще одно отрицательное действие напряжения, выраженное в несущей вибрации, сокращает срок службы отдельных деталей двигателя, в том числе и его обмоток. В симметричном режиме основная причина вибрации — неуравновешенность вращающихся частей, несоосность валов.При несимметрии напряжений дополнительная вибрация, которая соизмерима или больше, чем вибрация в симметричном режиме. Суммарная вибрация может превысить допустимый уровень. Расчеты показывают, что в некоторых случаях допустимые несимметрия напряжений лимитируется не условия механической перегрузки при колебаниях корпуса двигателя.

Используемое в настоящее время оборудование и его недостатки

Однако включение фазных стабилизаторов фактически не решает поставленную задачу, так как они сами провоцируют несимметрию трехфазной системы. Помимо своего основного недостатка трехфазные стабилизаторы напряжения потребляют большое количество электроэнергии и требуют значительных сервисных расходов, так как обладают низкой надежностью — и электронные стабилизаторы напряжения имеют быстроизнашивающиеся и частоющие детали. Поэтому такое решение снижения перекоса фаз является дорогим.

В связи с этим обычно предпочтение отдается симметрирующему трансформатору. Симметрирующий трансформатор функции функции:

— устранение перекоса фазных напряжений,

— равномерное распределение нагрузок по фазам;

— обеспечение заданной величины фазных напряжений.

Однако включение симметрирующего трансформатора приводит к ряду дополнительных проблем:

— в связи с тем, что включение симметрирующего трансформатора создает в разрыве проводов сети, в случае выхода из строя нарушается энергоснабжения всего предприятия;

— принцип работы симметрирующего трансформатора по своему должен функционировать в недогруженном режиме, что приводит к тому, что он мощным средством реактивной мощности индуктивного характера в сети предприятия, который необходимо компенсировать.

— симметрирующий трансформатор имеет значительный вес и габариты, например, симметрирующий трансформатор на 160 кВА имеет вес 250 кг, размеры 710х610х640 мм.

Что такое перекос фаз? здесь определение понятным языком — инженерная компания ЛидерТех

Ответ:

С каждым годом увеличивается количество и мощность бытовых приборов и техники в домах.

Часто в сети возникает такое явление , как перекос фаз.

Одна фаза может быть перегружена и напряжение на ней низкое , а другие, наоборот, с низкой нагрузкой, вот и из-за этого на них появляется высокое напряжение смотрите рис. 2

Перекос фаз представляет большую опасность для электроприборов . С низким уровнем напряженности они могут работать не правильно, до их выхода из строя. На большую опасность подвергается трехфазные приборы, такие как двигатели, насосы и компрессоры.

Например , срок службы электроприборов снижается на 10-15% , при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной K2U = 2 … 4%.

И наоборот, при работе с нормальной , номинальной нагрузкой и питанием, срок службы увеличивается вдвое.

Перекос фаз в сети делят на два основных типа:

Систематическая (вероятная)
Случайная.

Систематическая несимметрия (перекос фаз) появляется, когда одна из фаз постоянно перегружена относительно других.

Вероятная несимметрия возникает в зависимости от случайных факторов (перемежающийся перекос фаз), когда непостоянные нагрузки перегружают разные фазы. 2. Случайная несиметрия возникает в результате короткого замыкания фазного провода и нулевого провода нейтрали- такое возникает редко, и аварийной ситуацией.Также напряжения зависит от сопротивления проводов и сопротивления внутреннего трансформатора.

В случае возникновения случайного перекоса фаз, при обрыве нулевого провода, напряжения распределяются по сопротивам пропорционально электрическому напряжению потребителей.

Перекос фаз в быту — Построй свой дом

М уже говорили о том, как определить фазу в электросети вашего дома. Особое внимание необходимо уделить равномерности распределения нагрузки между фазами электрической сети. Делается это для того, чтобы в процессе эксплуатации загородного дома не допустить перекос фаз. Вот о том, что такое переключение фаз в трехфазной сети и что происходит, если он случается, мы и поговорим в этой статье.

Перекос встречается в многофазной сети переменного тока, когда амплитуды фазных напряжений (токов) не равны между собой. Причины перекоса напряжений могут быть разными, но основная из них — это не симметрия токов в сети, обусловленная неравенством нагрузки по фазам. При этом снижении мощности трехфазных электрических приборов.