Asimetrie de fază în rețele trifazate

Bazele tehnologiei de monitorizare în sistemele de joasă tensiune

Ce înseamnă asimetria (dezechilibrul) în sistemele trifazice? Cel mai comun sistem este sistemul trifazat de 400 V (figura 1) alcătuit din trei tensiuni alternative care se deplasează cu 120 ° în timp (Figura 2). Între fazele L1, L2 și L3, există 3 tensiuni fază-fază UL1-L2, UL2-L3, UL3-L1 care sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de tensiuni linie-linie. Reprezentate grafic pe o diagramă fazorală, aceste tensiuni au ca rezultat un triunghi isoscel (Figura 3). Cele 3 tensiuni împotriva neutrului N al transformatorului sunt tensiunile stea (tensiuni de fază la neutru) UL1-N, UL2-N, UL3-N care pot fi trase și în triunghiul isoscel.

În condiții normale într-un sistem trifazat, toate tensiunile sunt egale în mărime și toate unghiurile sunt de 120 °. O abatere de la aceasta se numește asimetrie (dezechilibru).

Există două tipuri de asimetrie:

Cazul 1: Având în vedere un sistem rigid, adică tensiunile fază-fază sunt constante, tensiunile fază-neutru la sarcină (punctul de măsurare A) se pot modifica fără a schimba simetria externă (figura 4). Acesta este cazul cu sarcini asimetrice în conexiunile stelare și conductor neutru întrerupt, adică cu punct neutru deschis (stea).

Caz Două: Cu toate acestea, dacă tensiunile fază-fază se schimbă, acest lucru va determina întotdeauna modificarea tensiunilor fază-neutră. Acest lucru se întâmplă cu încărcările de putere motrice atunci când o fază eșuează (figura 1b). Înfășurările motorului U și V induc o tensiune în înfășurarea deconectată W, care nu mai corespunde tensiunii inițiale a sistemului. Prin urmare, sistemul trifazat din aval de siguranțele la punctul de măsurare B a devenit acum asimetric. Aceasta este cunoscută sub numele de putere inversă.

Pentru a detecta o asimetrie într-un sistem, în primul caz, cele 3 tensiuni fază-fază împotriva punctului stelar (conductor neutru N) trebuie măsurate și comparate între ele. Chiar și cele mai mici diferențe de tensiune provoacă asimetrie. Poate fi calculat prin:

În al doilea caz, este suficient să comparați magnitudinea tensiunilor fază-fază și să determinați asimetria (dezechilibrul) cu ecuația de mai sus.

Consecințele asimetriei (dezechilibrului) în sistemele trifazice

Întreruperea conductorului neutru

La început, este luat în considerare cazul unui conductor neutru rupt. Așa cum se arată în fig. 4, tensiunile fază-neutru pot atinge valori periculoase de mari, până la magnitudinea tensiunii fază-fază în cazuri extreme. Este clar că acest lucru ar deteriora sau distruge încărcăturile conectate. Aceste supratensiuni sunt o consecință a unui dezechilibru sever întâlnit adesea în sistemele private sau comerciale. Acest lucru se datorează faptului că dispozitivele electrice utilizate acolo sunt în principal consumatori monofazici cu consum de energie diferit.

Deși se acordă atenție în facilitățile clădirii pentru a distribui simetric sarcinile în cele 3 faze, sarcina asimetrică nu poate fi evitată în utilizarea zilnică a echipamentelor electrice. Un exemplu pentru o sarcină foarte asimetrică poate fi o mașină de spălat (2000 W) în faza L1, becuri (100 W) în faza L2 și un radio (20 W) în faza L3 (figura 6a).