Перекос фаз: Нормы на перекос фаз

Нормы на перекос фаз

Перекос фаз 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.

Кабельная линия, проверка на перекос фаз

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».Перекос фаз: Нормы на перекос фаз 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.

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.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз В результате падение напряжения на потребителях других фаз неизбежно вырастет. Это и вызывает перекос фаз.

Щит электрический, питающий кабель, проверка на 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 120о 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.Перекос фаз: Нормы на перекос 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.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз

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.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Но провести анализ причин перекоса фаз, выработать конкретные рекомендации по его устранению могут только профессиональные специалисты. Наша электролаборатория выполняет любые электротехнические измерения. Мы прошли государственную аккредитацию и имеем соответствующие документы.  Мы с радостью поможем решить ваши проблемы.

Похожие статьи

Поддержите наш проект, поделитесь ссылкой!

Перекос фаз в частном доме: причины и устранение

Электричество – это выдающееся открытие, которое делает нашу жизнь комфортной. Благодаря этому изобретению, жить стало намного проще. Электричество неотъемлемая часть нашего проживания, оно освещает помещение в ночное время, на нем мы готовим еду, оно обогревает наши дома. Электрические сети иногда выходят из строя, или в их работе возникают некоторые трудности связанные с конструктивными особенностями.

Схема электрической сети частного дома

Одной из часто встречающихся проблем является перекос дома электрических фаз.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз

Вернуться к оглавлению

Содержание материала

Параметры сети и понятие, перекос фаз

Представьте весы с коромыслом, на середину которого положен небольшой шарик. Пока он находится в неподвижном состоянии, весы уравновешены. Стоит шарику покатиться, весы теряют равновесие и чем ближе предмет к краю плеча, тем сложнее их уравновесить. Вот и трехфазная сеть, чем- то похожа на весы, только здесь присутствует три плеча, по которым катится электричество и куда оно пойдет при перекосе, определить невозможно. В итоге перекос фаз – изменение параметров в сети приводит к аварийным ситуациям. Как бороться с этим явлением, и почему оно происходит? В видео рассказывается о явлении перекоса фаз.


Вернуться к оглавлению

Причины перекоса

Авария, которая напрямую влияет на перекос фаз – обрыв нуля, так как именно этот провод играет роль баланса в трехфазной сети.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Как известно, при надлежащей работе сети из трех фаз напряжение в обоих фазных проводах составляет 220В.

Как только обрывается нуль, его функцию начинает выполнять самый малонагруженный фазный провод, напряжение падает до 127В.

Второй фазный провод начинает выдавать 380В – как вы думаете, что в этом случае происходит с бытовой техникой в доме? Конечно, она начинает выходить из строя, сильно пострадает та техника, которая находится на самом конце сети. Тем более что не все автоматы отключаются сразу. В такой ситуации приборы могут воспламениться, как и проводка. Как видим, обрыв нуля в сети вызывает непоправимые последствия, которые опасны для человека, так как отсутствие заземления может привести к поражению током, при включенных приборах.

Схема работы перекоса фаз в трехфазной сети

Еще одной причиной перекоса считается неправильное распределение напряжения в частном доме с трехфазной сетью. Например, бытовая техника, которая потребляет много энергии, сгруппирована в одном месте, и все они включены в одну розетку, а все остальные свободна.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз И если провести исследования сети, то на свободной фазе напряжение будет гораздо больше, чем на загруженной. Конечно, автоматы могут прекратить подачу электричества в перегруженную сеть, просто отключив фазную сеть.

Но давайте представим такую ситуацию, что автомат заклинило. Что может произойти? Перегрев проводки, деформация и возгорание, так что даже без обрыва нуля, может случиться перекос. Избежать этого просто – достаточно правильно распределить приборы, потребляющие электричество.

Схема трехфазного подключения частного домаВернуться к оглавлению

Как защитится от перекоса

Хороший электрик может не только грамотно смонтировать электроснабжение в доме, но и правильно распределит приборы, потребляющие электричество, даст подробные рекомендации и предупредит, что будет, если их не соблюдать. Есть несколько способов избежать перекоса:

  • Правильное составление проекта, и грамотное прогнозирования. Распределение нагрузки на каждый провод, который участвует в электропитании дома;
  • Использовать стабилизаторы сети – специальные приборы, которые будут контролировать нагрузку.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Особенно это актуально для больших объектов;
  • Если происходят постоянные перекосы, то можно изменить схему в сети, смонтированной ранее, особенно если были выявлены существенные ошибки;
  • Изменение мощности.

Для промышленных объектов существуют другие способы уравнивания нагрузки на фазы, которые не стоит рассматривать в данной статье. И как мы уже выяснили, что грамотно составленный проект не может полностью гарантировать правильное распределение нагрузки на фазы. Стоит отметить, что в течение суток нагрузка в сети меняется неоднократно, так как электроэнергия живет вместе с жильцами дома и часто отходит от нормативов.

Вывод – прежде чем монтировать электричество у себя дома, нужно продумать всю нагрузку, которая будет на нее оказываться, для предотвращения перекоса. Если вы планируете купить мощную варочную панель, и духовой шкаф такой же мощности, то лучше предусмотреть отдельные провода и для одного и для другого.

Схема электропроводки в доме

То же относится и к стиральной машине.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Не стоит забывать о надворных постройках, будь то гараж, баня, или летняя кухня, там могут использоваться приборы, которые нужно учитывать.

Вернуться к оглавлению

Для чего нужны знания о перекосе

Когда произошла авария из-за перекоса, уже ничего не поделаешь, придется исправлять ситуацию. Но знать о признаках нестабильности в сети стоит знать каждому обывателю. Есть признаки, понимание которых поможет рассказать об аварийной ситуации. Как только замечены сильные перепады напряжения, конечно в этой ситуации токи будут изменчивы, но нестабильное напряжение – признак, на котором основан перекос. Как только вы заметите признаки перекоса (об обрыве нейтрали мы сейчас не говорим, так как эта авария видна практически сразу), рассмотрим большую нагрузку на одну фазу.

Подключение реле контроля напряжения

Как только замечены признаки нестабильности, срочно обесточьте сеть, и выньте все приборы из розеток, иначе исправить ситуацию не получится. На что нужно обратить внимание:

  • Самыми чувствительными источниками света, которые реагируют на перепады в сети, являются энергосберегающие светильники и лампы дневного света, как только вы заметите мерцание этих источников света, сразу нужно принимать меры;
  • Обычные лампочки – мигание изменение света в тусклую или яркую сторону.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Как только началось подобное мигание, срочно выключайте рубильник ввода, и выясняйте в чем причина. Так как это говорит о сильном перекосе;
  • Если приборы перестали работать, например, отключается утюг, не включается телевизор или микроволновка, все это говорит о том, что в сети недостаточно напряжения. Обычно автоматы могут не среагировать моментально, но эти признаки должны вас насторожить;

    Автоматические рубильники защищающие электрическую сеть от скачков напряжения

  • Подошли к выключателю, чтобы включить свет и обнаружили, что он нагрелся – это тревожный признак, при этом мигания лампочки можно и не заметить;
  • Искрение розетки при включении вилки, потрескивание или пощелкивание в розетке стоит не включать в розетку приборы – искрение признак обрыва нуля;
  • Если автоматы защиты выключаются без видимых к тому причин, это, признак аварии, и стоит обратиться в специальные службы для их устранения. Когда отключаются автоматы, ваши приборы останутся целыми пока не включится резервное электроснабжение дома, но не стоит на этом успокаиваться, так как последствия могут быть непоправимые и трудно устранимые;
  • Щелчки в щитке, говорят о том, что авария произошла на линии, и не следует, войдя в дом включать свет – лампочку может просто разорвать и поранить вас.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз
    Схема для подключения трехфазного стабилизатора напряжения

    Срочно вызывайте аварийную службу, не лезьте в щиток самостоятельно – это опасно для жизни. Можно дойти до соседей и узнать, что происходит со светом у них.

Современный рынок предлагает обывателям специальный счетчик, в котором встроен индикатор, способный в режиме реального времени контролировать и показывать напряжение в сети. Если купить и установить такой измерительный прибор вам не под силу, то стоит купить небольшой индикатор, которым можно при необходимости произвести замеры. Оптимальным решением может стать стабилизатор для частных строений, который устанавливается на входе тока в дом. Он не только покажет напряжение сети, но и сделает ток стабильным.


Вернуться к оглавлению

В заключении

Как понятно из статьи, в ваших силах заметить перекос в сети вашего дома. Конечно, если авария произошла на линии, то можно предъявить энергетикам претензию об испорченных приборах и понесенных убытков, но не стоит обольщаться и рассчитывать на возмещение.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Оговорок в законе очень много и навсегда они направлены на защиту прав обывателя. В случае если перекос фаз произошел из-за неправильной нагрузки у вас дома, то тогда вся ответственность лежит только на вас. Если ваши бытовые приборы начали вести себя неадекватно, тем более одновременно – стоит насторожиться. Отключите ток в сети, и попробуйте оценить ситуацию, если вы от этого далеки – вызывайте бригаду электриков, которые смогут устранить неполадки.

Перекос фаз генератора | Yanmar Russia


Перекос фаз генератора возникает в трехфазных установках. В нормальном режиме соблюдается баланс фаз – используются все три обмотки статора. Это позволяет задействовать систему на полную мощность. Нагрузив только одну фазу, пользователь создает дисбаланс.


В результате мощность сети составляет едва ли треть от номинальной. Если повысить нагрузку, можно перегрузить оборудование. Это приведет к разрушению обмотки статора и дорогостоящему ремонту. Также могут быть выведены из строя электрические приборы.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз


Как не допустить перекоса


Главной причиной перекоса фаз в дизельных генераторах является неправильное распределение нагрузок. Поэтому необходимо равномерно подключать однофазные потребители по всем трем фазам. Для нормальной работы генератора Yanmar разница мощности на фазах должна составлять не более 20%. К 1 фазе трехфазного генератора подключайте не более 1/3 от его номинальной мощности. Чтобы не допустить перекоса, нужно соблюдать это равновесие.


Также можно установить реле фаз контроля. Это оборудование выполняет ряд функций:

  • Следит за состоянием сети в фоновом режиме. Если возникает перекос, система реагирует и отключает питание. Происходит перезагрузка фаз.
  • Проверяет наличие обрыва на отдельных фазах. Если обрыв обнаруживается, нагрузка прекращается.
  • Осуществляет проверки очередности в подключении каждой из фаз. Чередование должно быть правильным, чтобы нагрузка распределялась верно.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз Если оно неправильное, система отключает питание.
  • Контролирует амплитуду тока. Показатели могут выходить за номинальные пределы. Это потенциально приводит к перегрузкам и перекосу фаз. Поэтому при обнаружении высоких амплитуд производится отключение.


Устранение перекоса фаз


Устранение перекоса фаз (выравнивание) возможно только в качестве профилактики. Можно поставить реле фаз контроля, стабилизатор напряжения. На предприятии, где стоит дизель генератор, можно установить стабилизатор, и это снизит риски. Более того – можно будет подключать к сети оборудование, которое требует до 50% от фазной мощности.


Стабилизаторы обеспечивают безопасность пользователям, исключают повреждение потребителей, уменьшают расходы энергии. Оборудование допускает 100% перекос и устраняет явление перекоса фаз вне зависимости от причины его появления. Иногда проблема заключается в неисправности распределительной сети. В этом случае расчет нагрузок не поможет, а стабилизатор будет очень эффективен.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз


Другое решение проблемы – использование генераторов с запасом. Если, работая на три фазы, обмотки трудятся только на треть, то при подключении с перекосом проблем не будет. Нужно следить за параметрами нагрузки каждой фазы.


Генераторы Янмар серии YEG оснащены системой защиты от перегрузок. Система срабатывает также, если возникает перегрузка по отдельной фазе. Подача тока прекращается, производится перезапуск. Автоматика предотвращает поломки комплектующих в технике.

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.Перекос фаз: Нормы на перекос 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.Перекос фаз: Нормы на перекос фаз 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.

Особенности перекоса фаз. Официальные нормы по перекосу фаз в электрических сетях

Часто перекос фаз возникает на этапе проектирования объекта. Причиной этой ошибки становится некорректное распределение нагрузок. Для устранения риска возникновения данной проблемы рекомендуется несколько раз проверять расчеты для мощностей электрического оборудования.

Также требуется руководствоваться нормативными документами на каждом этапе работы, чтобы устранить ситуации, которые могут привести к авариям. Ознакомившись с материалом, вы сможете узнать, что такое перекос фаз и какие нормы на перекос фаз существуют в соответствии с официальными стандартами.

Официальные нормы и стандарты

В ГОСТ 13109-97 прописаны сведения о ситуации, при которой наблюдается несимметрия напряжений. При таком случае может фиксироваться коэффициент по нулевой последовательности. Вариант нормы значения данного показателя варьируется от 2% до 4%.

Также нормативы в этой сфере вы можете посмотреть в ГОСТ 13109-97. В соответствии с данным документом, нагрузки между трехфазными проводниками в зданиях должны распределяться так, чтобы разница между максимально и минимально загруженными элементами не переходила определенные рамки.

Для панелей ВРУ это значение составляет не более 15%. В распределительных цепях этот показатель равен 30%. С этими нормативами и стандартами стоит ознакомиться тем потребителям, которые не удовлетворены уровнем напряжения тока в электрической сети.

Признаками наличия проблемы могут быть следующие проявления:

  • работа светильников в полнакала;
  • перегорание эл.ламп в осветительных приборах;
  • резкие скачки напряжения;
  • перебои в поставке электроэнергии.

С такими трудностями чаще всего сталкиваются владельцы дачных домов, садовых кооперативов и жители деревень. Для решения проблемы требуется обратиться в лабораторию по исследованию качества эл.энергии. После проведения детальной диагностики сети, специалисты смогут найти метод устранения дефекта.

Метод проверки перекоса фаз

Измерение тока на двух проводниках является самым эффективным и передовым методом определения и проверки для перекоса фаз в распределительных щитках или ВРУ. Для проведения данной процедуры требуется наличие токовых клещей. По современным технологиям нужно применять цифровые приборы, которые обеспечивают высокую точность данных измерения. Такое оборудование отличается предельной компактностью и удобством использования. Оно позволяет проводить замеры даже в стесненных условиях.

Измерения тока необходимо проводить при полной загрузке. Далее требуется сравнить полученные данные с нормативами. Для панелей ВРУ это значение составляет не более 15%. В распределительных цепях показатель равен 30%. При отклонениях от нормы можно утверждать, что присутствует перекос фаз.

Всегда стоит помнить о том, что такие нарушения способны ухудшить работу оборудования и даже вывести из строя некоторые бытовые приборы. Ввиду этого, требуется уделять особое внимание качеству эл.энергии.

Для стабильно нормальной работы сети, стоит соблюдать правило чередования фаз. Особо важно это в случае подключения электродвигателя. Если чередование фаз будет нарушено, тогда возрастет риск выхода из строя оборудования. В некоторых ситуациях механизм двигателя начинает работать в обратную сторону. Для измерения фаз в данном случае применяется специализированный прибор TKF-12, который обеспечивает высокую точность полученных сведений.

Эффективные методы защиты

Для снижения риска выхода из строя оборудования и стабилизации его работы требуется применять специализированные приборы. Чаще всего используется установка для стабилизации напряжения. Однофазные стабилизаторы напряжения подходят для защиты бытовой техники. Для промышленного оборудования, требуется применять трехфазные стабилизаторы.

Однако стоит заметить, что даже такая техника не способна обеспечить максимальный уровень защиты и устранить последствия перекоса фаз. В некоторых ситуациях эти приборы могут провоцировать возникновения ситуации, при которой энергия и питание распределяется неравномерно по сети. Для нормализации показателей на всех элементах требуется применять технологии, которые помогут выровнять значения одновременно на всех фазах цепи.

Как избежать возникновения проблем?

Чтобы максимально избежать негативных последствий, необходимо следовать таким правилам:

  • правильно разрабатывать проект по снабжению объекта электричеством с учетом предполагаемых нагрузок;
  • обязательно применять специальные приборы, которые предназначены для выравнивания нагрузок в автоматическом режиме;
  • изменения способа потребления энергии (требуется в случае, когда ранее каждая из фаз не рассчитывалась на определенный уровень перегрузки;
  • снизить мощность при возникновении критических ситуаций;
  • монтаж специального реле регулировки фаз, которое отключает питание при возникновении критической ситуации, опасной для работоспособности оборудования.

Применяя в комплексе все методы защиты, можно добиться оптимального уровня безопасности и практически полностью исключить риск возникновения перекоса фаз на этапе проектирования и введения в эксплуатацию оборудования.

Перекос фаз в трехфазной сети, причины и последствия – инженерная компания LiderTeh

Вопрос:
Что такое перекос фаз? Какие выраженные признаки говорят о перекосе фаз, конечно нестабильность в работе трехфазного и однофазного электрооборудования.

Ответ:


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

Основные признаки перекоса.

  • Нестабильная работа электроприборов.
  • При замере напряжения на фазах, показания сильно отличаются.

Перекос фаз в трехфазной сети причины и последствия.



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.
  1.  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 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.

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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…

Что такое несимметричное напряжение 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 переходного напряжения в двигателях

Переходное напряжение — временные нежелательные всплески или скачки напряжения в электрической цепи — может 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 разрушать или вызывать пробой изоляции в обмотках двигателя.

Поиск источника этих переходных процессов может быть затруднен из-за частоты возникновения и того факта, что их 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 в трехфазных сетях 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 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. Определение среднего 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

Восстановление баланса фаз в цепях ответвлений двигателя

При устранении причины отказа двигателя вы обнаружили дисбаланс фаз в 5% на выводах двигателя. Что теперь? Вам нужно найти и устранить причину, но с чего начать? Начните с отключения двигателя, а затем снова проверьте напряжение.

Один из способов сделать это безопасно (при типичной настройке двигателя) — отключить местный разъединитель.Затем снимите полоски защиты двигателя от перегрузки с устройства защиты двигателя. Это предотвратит попадание напряжения на отсоединенные провода на опоре двигателя. Теперь вы можете измерять напряжения на стороне питания устройства защиты от перегрузки.

Фото: Smoczyslaw / iStock / Thinkstock

Если проблема с фазовым дисбалансом исчезла (отсутствует в источнике питания), проблема либо в кабелях, ведущих к двигателю, либо в самом двигателе. Проверка кабеля с помощью измерителя сопротивления изоляции может сказать вам, есть ли замыкание на землю, но убедитесь, что вы понимаете, как проводить тестирование (например,g., получение показаний с поправкой на температуру). Также настоятельно рекомендуется проверить кабель с помощью тестера Hi-Pot.

Если у вас нет ни одного из инструментов, не думайте, что ваш цифровой мультиметр будет полезен для определения целостности кабеля или обнаружения неисправности. Цифровой мультиметр работает только при напряжении 9 В. Используйте соответствующий инструмент.

Если кабель в порядке, возможно, у двигателя проблемы с изоляцией. Вы можете использовать тестер сопротивления изоляции для проверки обмоток двигателя, но, если не будет серьезной неисправности, это испытание вряд ли будет окончательным.Но в процессе исключения на данный момент, вероятно, это двигатель. Замените его или отправьте на проверку и ремонт.

Что делать, если проблема не исчезла, когда вы отключили двигатель от цепи? Тогда это в запасе. Как и в случае с кабельной разводкой двигателя, вы можете проверить питающие провода на предмет неисправности.

Перед тем, как сделать это, посмотрите на другие ответвления. У всех ли у них дисбаланс напряжений? Он исчезает, когда вы размыкаете выключатель питания в цепи, над которой работали?

Посмотрите на распределение нагрузки.Часто свет (однофазная нагрузка) запускается от трехфазной панели. Возможно, вам просто потребуется перераспределить нагрузки, чтобы восстановить фазовый баланс. Если у вас есть токовые клещи, вы можете использовать цифровой мультиметр для просмотра фактических нагрузок.

Несимметрия тока и напряжения — причины и меры по устранению

Что такое несимметрия?

Любое отклонение формы сигнала напряжения и тока от идеальной синусоидальной формы с точки зрения величины или фазового сдвига называется дисбалансом. В идеальных условиях, т.е.если к системе подключены только линейные нагрузки, фазы источника питания разнесены на 120 градусов по фазовому углу, и величина их пиков должна быть одинаковой. На уровне распределения несовершенная нагрузка вызывает несимметрию тока, которая перемещается к трансформатору и вызывает несимметрию трехфазного напряжения. Даже незначительный дисбаланс напряжения на уровне трансформатора существенно искажает форму волны тока на всех подключенных к нему нагрузках. Не только на стороне распределения, но и через трансформатор, дисбаланс напряжения также нарушает работу высоковольтной энергосистемы.

Причины дисбаланса

Практические недостатки, которые могут привести к дисбалансу: —

1. Трехфазное оборудование, такое как асинхронный двигатель, с разбалансировкой обмоток. Если реактивное сопротивление трех фаз не одинаково, это приведет к изменению тока, протекающему в трех фазах, и выдаст системный дисбаланс.

— При непрерывной работе физическая среда двигателя вызывает деградацию обмоток ротора и статора. Это ухудшение обычно различается в разных фазах, влияя как на величину, так и на фазовый угол формы волны тока.

— Утечка тока из любой фазы через подшипники или корпус двигателя временами создает плавающее заземление, вызывая колебания тока.

2. Любая большая однофазная нагрузка или несколько небольших нагрузок, подключенных только к одной фазе, вызывают прохождение большего тока из этой конкретной фазы, вызывая падение напряжения в сети.

3. Переключение трехфазных тяжелых нагрузок приводит к скачкам тока и напряжения, которые вызывают дисбаланс в системе.

4. Неравные импедансы в системе передачи или распределения энергии вызывают дифференциацию тока в трех фазах.

Как рассчитать дисбаланс —

Дисбаланс рассчитывается как максимальное отклонение тока в одной фазе от среднего значения трех фаз. Для расчета отклонения в процентах — [1]

Где — Im — среднее значение токов в трех фазах (т.е. Im = (Ir + Iy + Ib) / 3

Ir, Iy, Ib — фазные токи.

Кроме того, дисбаланс также может быть определен количественно путем сравнения интенсивности токов обратной последовательности с токами прямой последовательности.Допустимый предел в виде процента тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности в идеале составляет 1,3%, но приемлемо до 2%. [2]

Влияние дисбаланса:

1. Дисбаланс снижает эффективность двигателя, вызывая дополнительный нагрев двигателя. Вырабатываемое тепло также влияет на срок службы оборудования, увеличивая рабочую температуру, что приводит к разложению смазки или масла в подшипнике и снижению номинальных характеристик обмоток двигателя.

2.В асинхронных двигателях, подключенных к несимметричному питанию, токи обратной последовательности протекают вместе с током прямой последовательности, что приводит к уменьшению процента производительного тока и снижению эффективности двигателя. Любой дисбаланс выше 3% снижает КПД двигателя.

3. Крутящий момент (и, следовательно, скорость), создаваемый двигателем, колеблется. Эти резкие изменения крутящего момента вызывают повышенную вибрацию коробки передач или подключенного к ней оборудования. Вибрация и шум вызывают повреждение оборудования, а также снижают его эффективность.

4. Приводы переменной частоты или скорости, подключенные к несбалансированной системе, могут отключиться. ЧРП рассматривает дисбаланс высокого уровня как обрыв фазы и может отключиться при замыкании на землю или обрыве фазы.

5. Неуравновешенность приводит к снижению номинальных характеристик силовых кабелей и, таким образом, увеличивает потери I2R в кабеле. Для распределительных кабелей коэффициент снижения номинала представляет собой часть общего тока, дающую положительные результаты.

6. ИБП или инверторные источники питания также работают с низким КПД и создают больше гармонических токов в случае дисбаланса в системе.

7. Ток обратной последовательности фаз, протекающий из-за дисбаланса, может вызвать неисправность двигателя, что приведет к отключению или необратимому повреждению электрооборудования.

Количественное определение потерь —

Дисбаланс в 1% допустим, поскольку он не влияет на кабель. Но выше 1% он увеличивается линейно, а при 4% снижение рейтинга составляет 20%. [3] Это означает, что — 20% тока, протекающего в кабеле, будет непродуктивным, и, таким образом, потери в меди в кабеле увеличатся на 25% при 4% дисбалансе.

1. Для двигателей дисбаланс в 5% приведет к снижению мощности на 25%. [4] Это означает, что ток двигателя будет увеличиваться в соответствии с потребностями оборудования в крутящем моменте, что приведет к пропорциональным потерям меди в двигателе. Несимметрия напряжения 3% увеличивает нагрев на 20% для асинхронного двигателя. [4]

2. Сопротивление для тока обратной последовательности составляет 1/6 от тока прямой последовательности, что означает, что небольшой дисбаланс в форме волны напряжения приведет к увеличению тока и, следовательно, потерь. [4]

Влияние на распределительный трансформатор —

Трансформатор обеспечивает высокое реактивное сопротивление к токам обратной последовательности и, таким образом, снижает уровень дисбаланса на другой стороне системы.

— В идеале любой распределительный трансформатор обеспечивает наилучшую производительность при 50% нагрузке, и каждая система распределения электроэнергии предназначена для этого. Но в случае дисбаланса нагрузка превышает 50%, поскольку оборудование потребляет больше тока.

— Следующие данные представляют эффективность трансформатора при различных условиях нагрузки — [5]

1.Полная нагрузка — 98,1%

2. Половинная нагрузка — 98,64%

3. Несбалансированная нагрузка — 96,5%

Для распределительного трансформатора номиналом 200 кВА на вихревые токи приходится 200 Вт, но в случае небаланса напряжения 5% они могут возрасти до 720 Вт. [5]

Контрольные меры —

1. Все однофазные нагрузки должны быть распределены по трехфазной системе таким образом, чтобы они давали равную нагрузку на три фазы.

2. Замена мешающего оборудования i.е. с несимметричным трехфазным реактивным сопротивлением.

3. Уменьшение гармоник также снижает дисбаланс, что может быть выполнено путем установки реактивных или активных фильтров. Эти фильтры уменьшают токи обратной последовательности, подавая компенсационную волну тока.

4. В случае, если мешающие нагрузки невозможно заменить или отремонтировать, подключите их к стороне высокого напряжения, это снизит влияние в процентном отношении и даже контролируемые помехи на стороне низкого напряжения.

5. Двигатели с несимметричным фазным реактивным сопротивлением необходимо заменить и перемотать.

Чтобы определить точные причины дисбаланса, Zenatix рекомендует проводить измерения при различных нагрузках в распределительной сети. Zenatix может собирать данные с высоким разрешением с этих точек измерения и анализировать их, чтобы определить точные причины и меры контроля, которые могут привести к устранению дисбаланса. Кроме того, такие подробные измерения предоставят данные, которые можно использовать для определения других потерь, которые происходят в повседневной работе объекта, что обеспечивает дополнительные преимущества установленного решения.

Пример —

Для дальнейшего уточнения несимметрии напряжения и тока были проанализированы трехфазные токи двух клиентов zenatix. Для примера мы можем назвать двух клиентов как client1 и client2.

Сначала снимались показания трехфазных токов с периодичностью 15 минут в течение месяца. Затем нам нужно удалить показания и в нерабочее время, так как в это время ток нагрузки будет довольно низким, и, таким образом, дисбаланс тока всего в 2-3 ампера может показать очень высокий процент небаланса.После уточнения данных был рассчитан процент дисбаланса путем запуска моделирования в R-программном обеспечении. Так как все указанные показания сняты в течение 15 минут, мы получили показания процентного дисбаланса за весь месяц с периодичностью 15 минут. Затем были нанесены эти непрерывные показания.

Даже если посмотреть на график, становится ясно, что система client1 более сбалансирована по сравнению с client2. Дальнейший анализ был проведен для получения консолидированных данных о том, что такое максимальный дисбаланс, каков средний дисбаланс и какая фаза его вызывает.

Следующие данные были сведены в таблицу на основе результатов, полученных после анализа.

Рис.1 — Показывает график процентного дисбаланса во времени для клиента zenatix со сбалансированной системой.

Рис. 2 — Показывает график процентного дисбаланса во времени для клиента zenatix со сбалансированной системой.

Рис.3 -Показывает сравнение между системой двух клиентов.

Справочные документы —

[1] — Снижение номинальных характеристик асинхронных двигателей, работающих с комбинацией несимметричных напряжений и повышенного или пониженного напряжения — P.Пиллэй, заслуженный профессор инженерии Джин Ньюэлл, Университет Кларксона, И П. Хофманн, менеджер по качеству электроэнергии, Манхэттен, Нью-Йорк.

[2] — Пределы несимметрии напряжения в системе электроснабжения, версия 1.0, 30 ноября 2005 г., подготовлено Абу-Даби Дистрибьюшн Компани, Аль-Айн Дистрибьюшн Компани и РАСКО.

[3] — CHK GridSense PTY Ltd. Suite 102, 25 Angas Street, Meadowbank, NSW 2114, Australia — GridSense.com

[4] — http://www.larsentoubro.com/lntcorporate/ebg/html/ отрицательная_последовательность.html

[5] — http://www.iaeng.org/publication/IMECS2011/IMECS2011_pp948-952.pdf

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 соответствуют всем
равны по величине и / или каждая из 3 фаз не равна 120 градусам
Кроме.

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-фазные двигатели, и, что особенно важно, работают ли они на
около их полной грузоподъемности.Несбалансированные напряжения на клеммах двигателя
может вызвать дисбаланс фазных токов до 10-кратного процентного
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, чтобы увидеть, как оно может измениться в течение обычного рабочего дня или
неделю. 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
установки, а затем повторно подключили к входящей линии питания 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.

Связанные

3-фазный дисбаланс мощности — усиление насосов и оборудования

Распространенной проблемой при диагностике насосов и двигателей является чрезмерное потребление тока. Существует множество причин высокого тока, например, изношенные компоненты, работа которых находится далеко справа от кривой производительности, или неприятное истирание крыльчатки.В то время как эти источники высокого тока ориентированы на производительность насоса, часто упускается из виду источник электропитания.

Электродвигатели предназначены для работы в пределах напряжения, указанного на паспортной табличке. NEMA определяет этот допуск как + — 10% напряжения, указанного на паспортной табличке. Однако этот допуск применим только тогда, когда все 3 фазы источника питания обеспечивают одинаковое напряжение. Если фазы обеспечивают несимметричное напряжение, это приведет к несбалансированному потреблению тока между фазами и приведет к более высокому, чем ожидалось, потреблению ампер.Хотя двигатель может успешно работать при + — 10% напряжения, указанного на паспортной табличке, даже небольшой дисбаланс напряжения в 1% может привести к измеримому увеличению тока.

NEMA описывает дисбаланс токов как 6-10-кратный измеренный дисбаланс напряжений. Что еще больше усугубляет проблему, часть этого чрезмерно высокого тока возникает в форме циркулирующих токов внутри статора, и поэтому не может быть считана в блоке управления. Генерацию этих циркулирующих токов лучше всего определить следующим образом:

Из NEMA MG-1, часть 14, стр. 11

«Влияние несимметричных напряжений на многофазные асинхронные двигатели эквивалентно введению« напряжения обратной последовательности », имеющего вращение, противоположное тому, которое происходит с уравновешенными напряжениями.Это напряжение обратной последовательности создает в воздушном зазоре поток, вращающийся против вращения ротора, стремящийся к возникновению больших токов. Небольшое напряжение обратной последовательности может вызвать в обмотках токи, значительно превышающие токи, присутствующие в сбалансированных условиях ».

Повышение температуры в обмотках статора будет пропорционально фактическому (не измеренному) дисбалансу тока. Повышенный нагрев должен вызвать реакцию термодатчиков обмоток и выключение двигателя, когда обмотки достигают заданной температуры, при условии, что термодатчики правильно подключены и сигнал тревоги не подавлен.Однако продолжение работы двигателя при повышенных температурах приведет к пробою изоляции обмотки. Кроме того, продолжающаяся циклическая работа термовыключателей вызовет снижение их заданной температуры и, в конечном итоге, может привести к их выходу из строя.

Несмотря на то, что дисбаланс напряжений оказывает значительное влияние на обмотку статора, проблемы также могут возникнуть в узле вал / ротор. Наведенный циркулирующий ток вызовет нагрев ротора. Это может вызвать расширение ротора, и чрезмерное тепло будет напрямую передаваться подшипникам двигателя и механическим уплотнениям через вал.

Измеренный дисбаланс тока не должен превышать (5%) и обычно возникает из-за дисбаланса напряжений в источнике питания. Чтобы определить, исходит ли дисбаланс от нагрузки или от источника, используйте следующую процедуру.

  1. Измерьте и запишите напряжение на каждом кабеле питания. (L 1, L 2, L 3)
  2. Замените все три провода питания следующим образом: L 1 на L 2, L 2 на L 3, L 3 на L 1.
  3. Измерьте и снова запишите напряжение на каждом проводе. (L 1, L 2, L 3)
  4. Если неуравновешенная опора следует за проводом двигателя, то проблема существует где-то в кабеле насоса, соединениях или обмотке статора.
  5. Если несбалансированная опора остается на той же клемме блока управления и переходит на другой номер провода насоса, то проблема в блоке питания или блоке управления.

Если обнаруживается, что дисбаланс напряжения связан с питанием, то он должен быть:

  1. Исправлено осмотром и ремонтом проводки или компонентов блока управления.
  2. Исправлено при работе с энергокомпанией.
  3. Уменьшается за счет уменьшения нагрузки на двигатель.
  4. Компенсация за счет увеличенного двигателя для обработки дополнительной тепловой энергии.

Неуравновешенность напряжений вызовет дополнительное тепловыделение внутри двигателя. Степень проблем и / или повреждений будет зависеть от дисбаланса напряжений и коэффициента нагрузки двигателя.

Как минимум произойдет неприятное тепловое отключение. Если это не будет проверено, может произойти следующее механическое повреждение.
Подшипники — Смазка вытечет из верхнего подшипника. Подшипник часто выглядит сухим.
Статор — Изоляция обмотки выйдет из строя, что в конечном итоге приведет к короткому замыканию в обмотке.
Ротор — Может расширяться настолько, чтобы касаться узла статора. Часто будет синего цвета из-за жары.
Верхнее механическое уплотнение — Эластомеры будут твердыми и хрупкими из-за теплового воздействия. Уплотнительные поверхности часто проходят тепловую проверку.

Продолжение работы любого насоса со значительным (более 1%) дисбалансом напряжений сделает приведенный выше список повреждений достоверным в какой-то момент срока службы двигателя.

Чем опасен трехфазный дисбаланс трансформатора?

Трехфазный дисбаланс означает, что несоответствующая амплитуда трехфазного тока (или напряжения) в системе электроснабжения и разница амплитуд превышает указанный диапазон.

Несимметричный ток трансформатора относится к разности токов обмоток трехфазного трансформатора. Разница в токе в основном вызвана разной трехфазной нагрузкой. Асимметрия нагрузки приводит к асимметрии трехфазного тока, протекающего через трансформатор. А асимметрия тока вызывает асимметрию падения трехфазного импеданса трансформатора, поэтому трехфазное напряжение вторичной стороны асимметрично, что нанесет вред трансформатору и электрооборудованию.

Что еще более важно, в трансформаторе разводки Y / Y-12 нулевая линия будет иметь ток нулевой последовательности.А ток нулевой последовательности будет создавать магнитный поток нулевой последовательности. Обмотка будет воспринимать потенциал нулевой последовательности, вызывая смещение нейтральной точки. И однофазное напряжение с большим током упадет, все другое двухфазное напряжение увеличится. Кроме того, это также повредит полной загрузке выходной мощности трансформатора.

Вред трехфазного дисбаланса
1. Увеличивают потери электроэнергии в цепи. В сети питания трехфазной четырехпроводной системы, когда ток проходит по проводам цепи, поскольку полное сопротивление обязательно вызовет потерю электроэнергии, его потеря прямо пропорциональна квадрату напряжения.Когда низковольтная электросеть использует трехфазную четырехпроводную систему, поскольку имеется однофазная нагрузка, дисбаланс трехфазной нагрузки неизбежен. Когда трехфазная нагрузка работает вне баланса, ток будет проходить через нейтраль. Таким образом, помимо потерь в фазовой линии, в нейтральной линии также будут потери, что приведет к увеличению потерь в линиях сети.

2. Увеличение потерь электроэнергии в распределительном трансформаторе. Распределительный трансформатор — основное оборудование электроснабжения низковольтной электросети.Когда он работает в условиях несбалансированной трехфазной нагрузки, потери будут увеличиваться, поскольку потери мощности распределительного трансформатора изменяются вместе со степенью несбалансированности нагрузки.

3. Уменьшение вклада распределительного трансформатора. При проектировании распределительного трансформатора структура его обмотки рассчитывается с учетом операции балансировки нагрузки. Производительность обмоток в основном одинакова, а номинальная мощность различных фаз одинакова. Максимальный вклад распределительного трансформатора ограничен номинальной мощностью каждой фазы.Когда распределительный трансформатор работает в условиях трехфазного дисбаланса нагрузки, однофазный с малой нагрузкой будет иметь большую мощность, чем необходимо, тем самым уменьшая вклад распределительного трансформатора. Причем степень уменьшения вклада связана со степенью неуравновешенности трехфазной нагрузки. Чем больше степень несимметрии трехфазной нагрузки, тем больше будет уменьшаться вклад распределительного трансформатора. Следовательно, когда распределительный трансформатор работает в условиях трехфазной несимметрии нагрузки, выходная мощность не может достичь номинального значения, и соответственно уменьшится резервная мощность вместе с перегрузочной способностью.Когда распределительный трансформатор работает в условиях перегрузки, он легко нагревает распределительный трансформатор и даже вызывает возгорание распределительного трансформатора.

Трехфазные трансформаторы, представленные на ATO.com, представляют собой повышающие и понижающие изолирующие трансформаторы, которые выполняют следующие функции:

  • Эффект защиты от помех: изолирующий трансформатор может предотвратить передачу некоторых гармонических волн после подключения Y / проводов.
  • Эффект преобразования импеданса: Увеличение импеданса системы, что упрощает взаимодействие с защитным устройством.
  • Стабилизируйте напряжение системы: при запуске оборудования с большой нагрузкой это помогает снизить влияние на напряжение системы.
  • Предотвращение заземления системы: когда однофазное заземление происходит на стороне нагрузки изолирующего трансформатора, оно предотвращает однофазное заземление всей системы (передние части изолирующего трансформатора).
  • Уменьшите ток короткого замыкания: короткое замыкание на стороне нагрузки ограничивает ток короткого замыкания системы.

Купите трехфазный изолирующий трансформатор 5 кВА, 8 кВА, 10 кВА, 20 кВА … для своих приложений прямо сейчас.

Оценка и смягчение вредного воздействия фазового дисбаланса на производительность центра обработки данных

Оценка и смягчение вредного воздействия фазового дисбаланса на производительность центра обработки данных

Описание:

Центры обработки данных испытывают все большее давление, чтобы сократить расходы на электроэнергию и уменьшить свой углеродный след.Чтобы сэкономить деньги, центры обработки данных используют источники бесперебойного питания (ИБП) для хранения энергии в непиковые часы для использования в часы пик, когда поставщики электроэнергии взимают больше. В центре обработки данных блоки распределения питания (PDU) регулируют энергопотребление и обычно имеют трехфазную схему треугольника. Неуравновешенность фаз возникает, когда между одной или несколькими фазами имеется значительная разница в напряжении. Текущие попытки оптимизировать распределение мощности включают ручную настройку PDU с помощью экспериментально разработанной справочной таблицы и алгоритмы планирования рабочей нагрузки, которые объективно не измеряют дисбаланс фаз и предполагают, что фазы будут сбалансированы за счет правильной маршрутизации мощности.Эти алгоритмы допускают дисбаланс до 20%, что приводит к потере значительного количества энергии и снижению эффективности ИБП.

Researches ASU разработали аналитические и симуляционные методы для оценки вредного воздействия фазового дисбаланса на производительность центра обработки данных и методы балансировки нагрузки для смягчения этих эффектов. Они обнаружили, что фактические потери в линии составляют лишь 1% от общего энергопотребления, поэтому сложная оптимизация, выполняемая алгоритмами планирования рабочей нагрузки, дает незначительную отдачу.Напротив, использование простых решений, таких как повышение коэффициента мощности, значительно снижает влияние фазового дисбаланса, особенно при планировании рабочей нагрузки нескольких PDU.

Возможные приложения

  • Управление инфраструктурой центра обработки данных
  • Балансировка нагрузки

Преимущества и преимущества

  • Эффективность — сводит к минимуму потребление электросети системами ИБП.
  • Долговечность — Сбалансированные PDU означают лучшее распределение энергии и увеличенный срок службы оборудования.
  • Снижение затрат — экономия денег за счет снижения энергопотребления и износа устройства.

Для получения дополнительной информации об изобретателях и их исследованиях см.

Веб-страница каталога доктора Сандипа Гупты

Лаборатория IMPACT ASU

.