Трёхфазная цепь переменного тока как правило состоит из потребителей, подключенных к одной из её фаз. Потребители, в свою очередь, бывают активными и реактивными.
Напомним. Активные – это элементы типа обычного сопротивления. Они преобразуют электрическую энергию в тепловую. Изменений в графиках напряжения и тока при этом не происходит. Реактивные различаются на индукционные - катушки и ёмкостные- конденсаторы. Графики напряжения и тока для этих нагрузок сохраняют синусоидальную форму, но сдвигаются друг относительно друга. В катушках ток «запаздывает» по сравнению с напряжением. В конденсаторах – опережает.
В одну и ту же трёхфазную сеть включают потребителей малой мощности – электрические лампочки и электродвигатели, создающие, особенно при включении, повышенную нагрузку. При этом происходит так называемый «перекос фаз» - увеличение напряжения на недогруженной фазе и снижение на находящихся под повышенной нагрузкой.
Пример из жизни. В момент запуска насоса окислителя на старом 50-х годов прошлого столетия советском ракетном комплексе для изделий 8К- 63, все светильники дружно притухали, и в подземельях стартовой позиции на несколько секунд наступали «сумерки».
Связанные с такими явлениями перекосы фаз неприятны, но кратковременны и опасности, обычно, не представляют. Хуже, если допущены ошибки при распределении нагрузок по фазам. Скажем, на одну из фаз трёхфазной домашней сети подключили сразу несколько мощных потребителей, например 4-х конфорочную варочную панель, на вторую – домашние светильники, третью –оставили «про запас». Воскресный день. Включают все конфорки, готовя семейный обед. Перекос фаз –гарантирован!
В идеальном случае напряжение по фазам распределяется в соответствии с диаграммой. При этом линейные АВ=ВС=АС=380 В и фазные AN=BN=CN= 220 В
В реальной жизни ситуация иная:
Линейные напряжения по прежнему равны 380 В, а фазные изменяются в значительных пределах. Допустимые отклонения устанавливаются ГОСТ 13109 97 и СП 31 110. Для вводно-распределительных устройств разница нагрузок по фазам не должна превышать 15%, для распределительных щитов – в пределах 30%.
Кроме неравномерного распределения нагрузки по фазам, причиной перекоса могут быть обрыв нейтрали – провода N на диаграммах, и КЗ одного из фазовых проводов на землю. Обрыв нейтрали особо неприятен, поскольку в некоторых случаях может привести к появлению в розетках напряжения в 380 В.
Признаки возникновения перекоса фаз
Основными признаками возникновения такого перекоса является некорректная работа потребителей электричества:
- лампочки накаливания светят тускло, светильники дневного света не желают включаться;
- утюг и титан греются долго и слабо;
- двигатель пылесоса не запускается или с трудом раскручивает вентилятор.
Крайними проявлениями рассматриваемого явления может быть поломка бытовой техники. Особой опасности подвергаются при перекосе фаз устройства, имеющие электронную начинку:
- телевизоры;
- стиральные машины-автоматы;
- компьютеры.
Отрицательно сказывается перекос фаз и на работе автономных генераторов электроэнергии. Здесь, как минимум, будет наблюдаться перерасход топлива. Соответственно повышается нагрузка на привод генератора, и ускоряется его износ.
Проверить силу тока на каждой из фаз можно при помощи токовых клещей
Результаты измерений позволят сделать профессиональный вывод о наличии перекоса фаз.
Устранение перекоса фаз
Устраняют перекос фаз правильным перераспределениям нагрузок по фазам. Учитывать следует не только мощность подключаемых потребителей, но и график включения, а также вероятность одновременной работы. В случаях обрывов и т. п. повреждений сети – их следует устранять.
Способы защиты от перекоса фаз
Перекос фаз может возникнуть не только вследствие причин, находящихся внутри сети потребителя. Не исключено получение этого «счастья» извне, т. е. от поставщика электроэнергии. Существуют различные способы защиты от вызываемых им неприятностей:
1. Реле контроля фаз. Устанавливается оно после трёхфазного счётчика, и подключается по приводимой схеме
Указанное реле в состоянии:
- контролировать амплитуду тока;
- проверять очерёдность подключения фаз;
- обнаруживать обрывы на фазах;
- отслеживать появление перекоса, отключая оборудование при его появлении.
2. Стабилизаторы напряжения – трёхфазные или однофазные – на каждую фазу. Второй вариант бывает предпочтительней, поскольку сохраняет питание по двум или одной фазе при отключении прочих. Среди многих производителей соотношением «цена-качество» выгодно отличаются стабилизаторы итальянского производителя ORTEA, выпускающего подобную продукцию с середины 60-х годов минувшего столетия. Штаб-квартира фирмы находится в Италии. Там же – основные производственные мощности и научно-конструкторские подразделения. В изделиях широко используются комплектующие известных европейских брэндов. Серьёзное внимание уделяется техническому дизайну, что делает стабилизаторы не только надёжными, но и красивыми. На рынке Российской Федерации изделия фирмы представлены модельными рядами однофазных стабилизаторов «Atlas», «Vega», «Antares», «Gemini», «Saver» предназначенными для использования в быту и трёхфазных «Orion», «Sirius», «Aquarius», «Odyssey» - для производственных потребителей. Мощность предлагаемых стабилизаторов – от 5 до 6000 кVА. О качестве электротехнической продукции ORTEA свидетельствует готовность страховых компаний страховать подключаемое к ним оборудование на сумму до 3000000 рублей. Бонусом для покупателя служит то, что страховой договор заключается за счёт поставщика! К неоспоримым достоинствам стабилизаторов ORTEA относятся:
- устойчивость к помехам;
- быстрый и точный отклик на изменение входного напряжения;
- способность продолжать работу в случае перегрузки
- возможность функционирования при отрицательных температурах воздуха – до - 25°С.
Стабилизаторы ORTEA имеют электромеханический либо электронный принцип действия, что обеспечивает надёжное энергоснабжение потребителя в самых жёстких условиях. Исчерпывающую консультацию по продукции итальянцев можно получить на сайте http://orteamoscow.ru/ , специалисты которого расскажут какой из имеющихся в их распоряжении стабилизаторов подойдёт заказчику наилучшим образом.
3. Использовать специальный трёхфазный стабилизатор, выравнивающий напряжение по фазам. Такой трансформатор называется «симметрирующим» .
Его применение позволяет:
· равномерно распределить нагрузки между фазами;
· поддерживать заданное значение напряжения по фазам;
· преобразовывать трёхфазную сеть в однофазную;
· в случае трёхпроводной трёхфазной сети, превращать её в четырёхпроводную, вводя рабочий нулевой провод для подключения потребителя на фазу;
· снятие до 50% имеющейся мощности трёхфазной сети на одну фазу;
· при наличии ограничениях по мощности источника электроснабжения, подключать потребителей повышенной мощности.
Решить вопрос о целесообразности применения симметрирующего трансформатора помогут советы профессионалов сайта http://orteamoscow.ru/.