В современном электроснабжении чаще всего используется схема с тремя фазами и 4-мя или 5-ю проводами.
В случае, когда используется сеть, состоящая из пяти проводов, то три из них являются фазами, а оставшиеся два рабочими проводниками: нулевым и защитным. В сетях, состоящих из четырех проводов, три провода это фазы, а четвертый сочетает в себе функции нулевого и защитного рабочего проводника. Если рассматривать идеальную электрическую сеть, то напряжение каждой фазы относительно нулевого провода равно 220В. Линейные напряжения в такой схеме между любыми фазами равны 380В. Для наглядности можно использовать векторную диаграмму, отображающую взаимосвязь фазных и линейных напряжений.
В идеальном случае диаграмма имеет следующие свойства (зеленый цвет на диаграмме):
- Линейные напряжения равны между собой, их значение – 380В;
- Векторы фаз относительно друг друга сдвинуты на угол 120 градусов;
- Напряжение любой из фаз будет составлять 220В.
Перекос фаз (перекос напряжений) как явление происходит в электрической цепи, когда одна или несколько фаз испытывают большую нагрузку относительно других. В промышленных сетях при таком явлении наблюдается снижение мощности двигателей и трансформаторов. В бытовых условиях перекос может стать причиной поломки электрических приборов, у которых преобладающей является реактивная нагрузка.
Векторная диаграмма при перекосе фаз приобретает следующие характеристики (красный цвет на диаграмме):
- Векторы фаз сдвигаются по отношению друг к другу на произвольные углы;
- Напряжение фаз имеют различные значения;
- Линейные напряжения при этом останутся прежними и равны 380В.
Причины и последствия перекоса фаз
На практике можно отметить явления внешних и внутренних перекосов. Первый из них вызван источником электроэнергии (горэлектросеть), второй вызван потребителями на предприятии.
В случае, когда энергия по фазам распределяется не равномерно, возникает перекос. Однако даже при равномерной нагрузке могут возникнуть факторы, являющиеся причиной возникновения перекоса:
- Длительность и неравномерность включения приборов;
- Разные типы нагрузок в сети (индуктивная и емкостная);
- Энергопотребители в разные моменты времени могут потреблять различную мощность. Например, в момент запуска прибора возникают пусковые токи, увеличивающие нагрузку;
Тем самым в любой трехфазной сети эффект перекоса фаз можно встретить практически всегда. Исключение составляют сети, в которых применяется симметрирующий трансформатор. Небольшие перекосы могут стать причиной уменьшения срока работы прибора, а сильные приводят к аварийным отключениям и возможным отказам.
Возникновение перекоса фаз в работе приборов могут привести к следующим последствиям:
- замыканию и перегреву обмоток э/двигателей
- потреблению большее количества топлива генератором
- аварийному отключению генератора
- выходу энергопортебителей из строя
- отключению потребителей
- увеличению износа техники
- уменьшение срока службы приборов в сети
- рост потребления энергии
Устранение перекоса фаз
Самым эффективным решением проблемы перекоса фаз на предприятиях является использование симметрирующего трансформатора. Принцип работы таких трансформаторов заключается в эффекте симметрирования, который заключается в распределении возникающей нагрузки на все три фазы. Тем самым нагрузка перераспределяется на соседние фазы, и сеть приходит в равновесное состояние за счет приближению напряжения на каждой фазе к номинальному значению.
Модельный ряд изготавливаемых трансформаторов по мощности составляет от 10 КВА до 1 МВА. Так же есть возможность выбора модели в зависимости от его функциональных возможностей.
Установка симметрирующего трансформатора в сети принесет следующие положительные эффекты:
- Возможность подключения различных одно или двухфазных потребителей;
- Реальность подключения однофазных потребителей к генератору, даже при условии, что мощность потребителя превышает мощность фазы генератора;
- Высокая устойчивость работы дизель-генераторов при работе на однофазную нагрузку;
- Увеличение срока службы оборудования и его безотказную работу;
- Значительное снижение уровеня потребления электроэнергии;
- Снижение износа оборудования, уменьшение расходов на его ремонт и обслуживание.
Симметрирующий трансформатор имеет основные функции работы:
- Равномерное токораспределение нагрузки по всем фазам, позволяющее устранить возможность образования перекоса фаз при питании от автономных источников электроснабжения с ограниченной мощностью;
- При питании потребителя от городской сети происходит равномерное распределение нагрузки по всем фазам и фазные напряжения будут симметрированы.