Recenze

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

Fázová nerovnováha, co to je?
Pro napájení většiny moderních zařízení se používá třífázová 4- (nebo 5-) drátová síť s uzemněným neutrálem. V síti s 5 vodiči jsou 3 fázové vodiče a čtvrtý vodič je NRP (nulový pracovní vodič), 5. vodič je NZP (nulový ochranný vodič). V síti se 4 vodiči jsou 3 fázové a čtvrtý kombinuje NRP a WIP.
Fáze jsou zapojeny do hvězdy s nulovým vodičem na výstupu. Zátěž je připojena mezi odpovídající fázi a NRP. A WIP slouží k provádění ochranné funkce „nulování“.

V ideální třífázové síti je napětí každé ze tří fází 220 V a síťová napětí jsou si navzájem rovna a činí 380 V. Nejlepší způsob, jak vidět vztah mezi lineárním a fázovým napětím, je ve vektorovém diagramu. Na něm vlevo vidíte ideální stav: · napětí každé ze tří fází je 220V, · jejich vektory jsou posunuty o 120°, · lineární napětí jsou si navzájem rovna a činí 380V. Fázová nerovnováha (nevyváženost napětí, asymetrie, nesymetrie napětí) v tomto diagramu může být znázorněna následovně:
• lineární napětí UA’B’, UB’C’, UC’A’ jsou si navzájem rovna a činí 380 V, • napětí každé ze tří fází U0’A’, U0’B’, U0’C ‘ se navzájem nerovnají, • jejich vektory jsou posunuty o libovolné úhly. Při nesouososti fází se objeví předpětí U0-U0′, které snižuje účinnost spotřebičů a způsobuje poruchy a poruchy. Proč dochází k fázové nerovnováze?
Existuje jak „externí“ fázová nesymetrie z napájecí sítě (1), tak „interní“ způsobená zátěží připojenou na výstup (2). Fázová nerovnováha nutně nastává, pokud jsou spotřebiče elektrické energie rozloženy mezi fázemi nerovnoměrně. Ale i při rovnoměrném rozložení zátěže podle jmenovitého výkonu není možné udržet rovnoměrnost zátěže z následujících důvodů: · rozdíly v době spínání elektrických spotřebičů, · různé typy zátěží (indukční i kapacitní), · doba sepnutí, · aktuální příkon zařízení (technologie může pracovat při různých výkonech, při spouštění mohou vznikat náběhové proudy atd.). V souladu s tím bude fázová nerovnováha v třífázové síti (pokud nepoužíváte balunový transformátor) docházet téměř neustále. Jedinou otázkou je jeho význam. Mírné vychýlení (A) vede ke snížení životnosti elektrických spotřebičů. Závažná nesouosost (B) vede k odstavení zařízení a dokonce k poruše zařízení a také ke zvýšené spotřebě energie. Co ohrožuje fázovou nerovnováhu?

Zvýšené opotřebení zařízení
Dočasná porucha zařízení

· Nepředvídatelné výpadky spotřebitelů

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

Jak balunový transformátor (TST) odstraňuje fázovou nerovnováhu?

Hlavní funkce balunového transformátoru:

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

· rovnoměrné rozložení zátěže mezi fázemi při napájení spotřebitelů;

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

Přečtěte si více

12 způsobů, jak sázet brambory: tradiční a nové | V zahradní posteli ()

Jak TST funguje?

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

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

· 25 % výkonu je distribuováno do zbývajících dvou fází.

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

Výhody použití balunových transformátorů:

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

Možné další funkce TST při úpravě:

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

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

V současné době se typy připojení liší počtem fází: jedna, dvě nebo tři. Odtud názvy typů připojení:

jednofázový;
dvoufázový;
třífázový.

Jednofázové připojení poskytuje nejjednodušší způsob připojení ohřívače ke zdroji energie: jeden ze dvou vodičů vycházejících z jádra ohřívače je napájen fází, druhý vodič je dodáván s nulou nebo, jak se říká, „nula“. “ (obr. 1).

Obrázek 1. Jednofázové zapojení.

Jednofázový typ připojení je široce používán v typické elektrické síti, kde je napětí 220 – 240 voltů, a v jiných sítích, které mají následující hodnoty napětí: 12, 24, 36, 48, 60 a 110 voltů.

Obrázek 2 ukazuje schéma připojení k jednofázovému napájecímu zdroji.

Obrázek 2. Schéma jednofázového zapojení.

Vzhledem k tomu, že ohřívač nemá vlastní polaritu, může být fáze přivedena na kterýkoli z vodičů. Tato skutečnost poukazuje na výhody použití tohoto typu připojení: jednoduchost a univerzálnost.

Používá se také dvoufázové připojení pomocí dvou vodičů vycházejících z ohřívače. Avšak tam, kde je „nula“ napájena v jednofázovém zapojení, je druhá fáze napájena ve dvoufázovém zapojení (obr. 3). Tento typ připojení tedy nevyžaduje nulový vodič.

Obrázek 3. Dvoufázové připojení.

Dvoufázové připojení se používá v energetických sítích, jejichž napětí se pohybuje mezi 380 – 400 volty.

Obrázek 4 ukazuje schéma připojení k dvoufázovému napájecímu zdroji. Jak již bylo řečeno dříve, tento typ zapojení nemá oproti jednofázovému žádné vizuální a designové změny.

Obrázek 4. Schéma dvoufázového zapojení.

Výhodou tohoto typu zapojení je možnost získat větší výkon z topného tělesa. Zvyšování výkonu má negativní dopad na spolehlivost a životnost ohřívače – to je jediná nevýhoda použití dvoufázového zapojení

Třífázové zapojení lze realizovat dvěma způsoby. Obrázek 5 ukazuje dvě schémata třífázového zapojení: hvězda a trojúhelník.

Obrázek 5. Schémata třífázového zapojení.

Přečtěte si více

Skladování zralého ovoce, zeleniny a bobulovin

Rozdíl mezi těmito obvody spočívá pouze v charakteristickém napájecím napětí, které bude přiváděno do ohřívače: buď fázové 220 voltů nebo lineární 380 voltů do zdroje energie. Fáze budou mít stejný proud, bez ohledu na to, jaký obvod je zvolen.

Třífázové zapojení do hvězdy je znázorněno na obrázku 6.

Obrázek 6. Třífázové zapojení do hvězdy.

Zapojení do hvězdy vyžaduje přítomnost nulového vodiče, který je pro vizuální rozdíl modrý. Je možné nepoužívat nulový vodič, pokud jeho přítomnost v obvodu nezajistil klient. Důrazně však nedoporučujeme používat zapojení do hvězdy bez použití neutrálního kontaktu.

Obrázek 7 ukazuje princip zapojení do hvězdy.

Obrázek 7. Princip hvězdicového zapojení.

Pokud má ohřívač kontakty místo vodičů pro připojení, pak výrobce označí nulové kontakty modře, jak je znázorněno na obrázku 8, 9.

Obrázek 8. Hvězdicové zapojení bez vodičů v ohřívači.

Obrázek 9. Připojení suchého topného tělesa podle hvězdicového okruhu.

Výhodou třífázového zapojení do hvězdy je, že zvyšuje spolehlivost a životnost použitého ohřívače. Tato skutečnost se vysvětluje použitím fázového napětí, které je 220 -240 voltů, a také použitím rezistoru v obvodu s vyšším průřezem. Nevýhodou tohoto schématu je druhá strana výhody – při použití fázového napětí nejsou indikátory napájení tak vysoké jako při použití jiného schématu připojení – trojúhelníkového.

Třífázové trojúhelníkové zapojení je znázorněno na obrázku 10.

Obrázek 10. Třífázové zapojení do trojúhelníku.

Zapojení do trojúhelníku se používá při práci se síťovým napětím asi 380 voltů. Proto každá sekce topného okruhu přijímá dvě fáze, což se liší od zapojení do hvězdy, kde je pouze jedna fáze pro každou sekci okruhu.

Trojúhelníkové zapojení, které je považováno za klasické, má 3 vodiče, ke kterým jsou napájeny tři fáze. Toto schéma zapojení nezajišťuje přítomnost nulového vodiče. Obrázky 11 a 12 znázorňují principy připojení topného tělesa a suchého topného tělesa podle trojúhelníkového diagramu.

Obrázek 11. Princip trojúhelníkového spojení.

Obrázek 12. Připojení suchého topného tělesa podle trojúhelníkového schématu.

Výhodou tohoto schématu zapojení jsou vyšší hodnoty výkonu ve srovnání s hvězdicovým schématem a také pohodlnější zapojení bez použití zbytečných vodičů. Jedinou nevýhodou tohoto schématu je nevýhoda použití vysokého napětí, které sníží životnost ohřívače.

Uzemnění má zabránit pracovním úrazům a uzemnění je určeno k vyrovnání potenciálů v obvodu – tyto pojmy by neměly být považovány za synonyma.

Zařízení musí být zpočátku uzemněno, což vyžadují bezpečnostní předpisy, tím menší je riziko nehody (obr. 13). Výjimkou jsou ohřívače bez kovového pláště, které nevyžadují uzemnění.