Перекос по фазам: Перекос фаз, в чем опасность

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…

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.

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. 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.

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.

Перекос фаз — это… Что такое Перекос фаз?

Трансформатор — У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения). Трансформатор силовой ОСМ 0,16 Однофазный сухой многоцелевого назначения мощностью 0.16 кВт …   Википедия

Трёхфазная система электроснабжения — Трёхфазная система электроснабжения  частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый… …   Википедия

Плавкий предохранитель — обозначение на схеме Плавкий предохранитель  компонент силовой электроники одноразового действия, выполняющий защитную функцию. В электрической цепи плавкий предохранитель является слабым участком электрической цепи, сгорающий в аварийном… …   Википедия

Заземление — Статья не является нормативным документом. Предупреждение: статья носит чисто информативный характер и не является нормативным документом. При выполнении работ, связанных с электричеством, следует руководствоваться …   Википедия

Чуйское землетрясение — Фото сейсмогенного оползня в зоне Чуйского землетрясения Чуйское землетрясение произошло на Горном Алтае, недалеко от районного центра села Кош Агача. Главный удар 27 сентября 2003 года в 18:33. За последующие сутки сейсмостанции зарегистрировали …   Википедия

Выравнивающий ток — …   Википедия

ПЗР — или ПЗР2  прибор защиты релейный. 1. Назначение 1.1. Устройства защитного отключения типа П3Р2 3 1 (6 80А) (в дальнейшем  устройства), предназначены для: защиты электросети от превышения абонентом лимита потребляемой мощности, защиты… …   Википедия

Чуйское землетрясение (2003) — Фото сейсмогенного оползня в зоне Чуйского землетрясения Чуйское землетрясение произошло на Горном Алтае, недалеко от районного центра села Кош Агача. Главный удар 27 сентября 2003 года в 18:33 (15:33 по московскому времени). За последующие сутки …   Википедия

Мировая экономика — (World Economy) Мировая экономика это совокупность национальных хозяйств, объединенных различными видами связей Становление и этапы развития мировой экономики, ее структура и формы, мировой экономический кризис и тенденции дальнейшего развития… …   Энциклопедия инвестора

Ягодин, Геннадий Алексеевич — (р. 3.VI.1927) Сов. химик, чл. кор. АН СССР (с 1976). Р. в с. Большой Вьяс (Пензенской обл.). Окончил Московский химико технол. ин т (1950). Работал там же (с 1971 проф., в 1973 1985 ректор). С 1985 министр высшего и среднего специального… …   Большая биографическая энциклопедия

Перекос фаз — что это такое, причины, что делать | Строительный журнал САМаСТРОЙКА

Содержание статьи:

Электричество является одним из самых выдающихся благ человечества. Благодаря электричеству мы можем лицезреть телевизор и вскипятить воду за считанные минуты.

И если однажды возникают проблемы с электричеством, то это приносит огромные хлопоты. Одной из таких проблем, является перекос фаз. Что такое перекос фаз? Почему это происходит и как решить проблему? Читайте на сайте samastroyka.ru .

Что такое перекос фаз

Перекос фаз — это чрезмерная загруженность одной или двух фаз в трехфазной электросети. Для этой проблемы характерны высокие скачки напряжения или наоборот, сильно маленькое напряжение на одной фазе.

В результате перекоса фаз страдают такие домашние электроприборы, которые задействуют для своей работы реактивную нагрузку. Например, холодильник, который работает за счет установленного в нем компрессора.

Основной причиной перекоса фаз является неравномерное распределение нагрузок. В таком случае одна из трех фаз будет сильно перегружена в отличие от остальных двух. В однофазной сети проблема проявляется более ярко, она может привести к тому, что электроприборы выйдут из строя.

Чем опасен перекос фаз

Если речь идёт про перекос фаз в трехфазной электросети, то условно все отрицательные моменты, связанные с этой проблемой, можно разделить на две группы:

• Повреждение и выход из строя электрических приборов. В особенности тех, которые имеют в своей конструкции двигатель;
• Увеличенный расход электроэнергии и уменьшенный срок службы электроприборов.

Несимметричная нагрузка в трехфазной сети приводит к возникновению множества проблем. Чтобы устранить перекос фаз существуют разные способы.

Как трехфазная сеть защищается от несимметрии

Чтобы выровнять напряжение на всех 3 фазах в электросети, задействуются следующие способы:

• Создаётся расчет всевозможных нагрузок. Всё это указывается в проекте по электроснабжению;
• Применяются приборы для устранения перекоса фаз;
• Изменяются существующие цепи и схемы электроснабжения с целью устранения данной проблемы.

Чтобы устранить перекос фаз в домашней электросети можно воспользоваться установкой реле контроля фаз или стабилизатором напряжения. Реле контроля фаз работается таким образом, что при обнаружении перекоса фазы, оно отключает электропитание.

Что касается установки стабилизатора напряжения , то это не панацея. При сильно повышенном или пониженном напряжении в электросети, стабилизатор выключится или уйдёт в защиту. Самым верным способом решения проблемы будет обращение в районную электросеть с целью устранения перекоса фаз.

Как правило, на такие обращения электросеть реагирует достаточно быстро, в особенности, если речь идёт о повышенном напряжении более 270 Вольт. В таком случае проблема будет устранена на самой подстанции, что является наиболее правильным и верным решением.

Читайте также:

Перекос фаз в загородном доме. — Технологии — Практика

Сергей Никитин.

Устраняем проблемы с электрической сетью.

Существует очень много проблем с электрической сетью в частных домах, частые скачки напряжения, перекосы фаз, заниженное напряжение и прочее.
В данной статье пойдёт речь как просто и относительно дёшево устранить эту проблему.
Сразу оговорюсь, этим способом можно решить проблему при наличии трёхфазной сети или возможностью подключения к фазному напряжению 380 Вольт.

В загородных домах, на дачах, да и в сельской местности, перекос фаз наблюдается более выражено. При этом может быть выход из строя электроприборов с преобладающей реактивной нагрузкой.
К таким приборам относятся холодильники, вентиляторы, пылесосы, да и любые бытовые приборы и устройства, имеющие трансформаторные источники питания.

Что такое «перекос фаз», я здесь объяснять не буду, кто не в курсе — гугл Вам в помощь, но кто с этим сталкивался, тот уже очень хорошо это знает.

И так расскажу одну не большую историю;
В одном посёлке, у хорошего моего друга, в частном доме постоянно прыгало напряжение. Дом был построен большой и ввод напряжения там был трёхфазный, то есть 3х380 Вольт.
Естественно вся нагрузка дома была распределена равномерно по фазам, но это на стабильности напряжения никак не отразилось, так как перекос фаз (неравномерная нагрузка по фазам) возникал уже до ввода в дом.
От этого очень часто в доме перегорала бытовая аппаратура, микроволновки меняли почти каждый год, потому что из-за пониженного напряжения магнетрон быстрее терял свою способность греть, да и грел он не очень.
На каждой розетке стояли стабилизаторы напряжения, но они не успевали отрабатывать резкие скачки напряжения. Был в доме даже и бесперебойник с чистой синусоидой на выходе и мощностью 9 кВт!!!!.

И вот после долгих уговоров и бесед с другом по решению этой проблемы (а ему советовали специалисты что таким простым способом не решить данную проблему), было принято решение сделать данный проект по устранению последствий перекоса.

Для начала прикинули мощность, которую нужно прокачать, то есть необходимую для обеспечения всего дома. Получилось у нас около 16-18 кВт.
Начали для претворения проекта в жизнь, искать необходимый нам трансформатор, сначала конечно же трёхфазный.
Нашли готовый ТСЗ-16 380/380, но он стоил на сайте 70-80 т.р., а при обращении к продавцу, цена его уже поднималась до 100 т.р., да и его вес был более 100кг.
По этому пришлось попробовать найти однофазные трансформаторы, но уже три штуки. И о чудо, есть такие, называются ОСЗ, а дальше идёт его мощность.

Остановились на 6 кВт, три штуки, 380в на 220 вольт, и стоят они в среднем около 9 т.р. за штуку и весит один трансформатор около 25кг.
В той фирме, куда мы обращались, на вопрос — есть ли такие, нам сказали, что намотаем любые и по этой цене.
И так у нас появились три трансформатора однофазных 380/220 вольт и мощностью 6 кВт. Подключил я их все, по ниже приведённой схеме.

И так, соблюдая фазировку обмоток, соединяем входные обмотки и выходные по схеме.
Если есть возможность сделать хорошее заземление, то промышленный «Ноль» можно вообще не использовать, необходимы будут для работы только фазные напряжения.

Вы спросите — что, и всё, проблема будет решена?
А всё оказывается очень просто, между фазами напряжение 380 вольт в основном всегда может быть или 380 вольт или только ниже, и никогда не бывает выше, в отличии от линейного напряжения 220 вольт, которое из-за неравномерной нагрузки или не качественного «Ноль» может достигать до 380 вольт.

К тому же, из-за того, что преобразование напряжения происходит у Вас непосредственно в доме, то и токи от подстанции до ввода у вас будут в два раза меньше, следовательно потери напряжения будут в два (почти в два) раза меньше.

Есть трансформаторы с дополнительными отводами, которыми можно переключать напряжение, например зимой когда в сети напряжение занижено его можно приподнять, а летом когда нагрузка меньше его можно приопустить.
С отводами трансформаторы конечно дороже, но конкретно у ТСЗ-6-380/220 (они кстати алюминием намотаны) есть место куда можно 5-8 витков провода обычного одножильного электрического медного 6 кв. мм. без проблем домотать, и это либо добавит либо сбросит вольт 15-24 (в зависимости в какую обмотку Вы их подключите и как сфазируете).
У этого трансформатора один виток почти 3 вольта.
В первичную обмотку можно провод и 4 кв.мм подмотать. И будет вам дёшево и удобно.

Конструкцию из трансформаторов мы сделали одну для трёх.
Трансформаторы сначала были извлечены из своих металлических корпусов и установлены один на другой. Между ними проложены были две реечки из дерева высотой 10-15 мм, слегка скреплены парой болтов в свои штатные отверстия. Вся эта конструкция была закрыта вертикальным кожухом, который имеет вентиляционные отверстия снизу и сверху.

Кожух желательно делать немножко выше всей конструкции, вентиляционное отверстие снизу в виде щели высотой 5-6 см и шириной почти с сам трансформатор, сверху площадь вентиляционного отверстия должна быть больше нижней, что бы была лучше вентиляция (тяга).
Сами катушки при эксплуатации почти не греются, греется само железо, но это сейчас норма.

После установки данной конструкции, а их было установлено две, пропали все проблемы с качеством электрической сети, ни бросков, ни провалов при включении микроволновок, электро утюгов и электро чайников.

Желаю всем удачи.
 

 

Перекос фаз. Что это такое и с чем он связан? Как исправить?

Одним из выдающихся благ цивилизации является электричество. Благодаря тому, что это открытие в наше время так распространено, жизнь общества в целом, и каждого человека в отдельности, значительно упростилась и стала более комфортной. Вместе с тем, время от времени, в электросети могут возникать трудности, требующие решения. С ростом средней мощности бытовых приборов и техники, установленной в одном месте, например, в квартире, нередко возникает явление, называемое перекосом фаз. В таких случаях, очень многие задаются вопросом, какие причины вызывают перекос фаз? И так, давайте разбираться.

Что же собой представляет перекос фаз

Трехфазную электрическую сеть в идеале можно представить равносторонним треугольником с нейтральной точкой в его середине.

   Перекос фаз

Он отражает работу силового трансформатора на подстанции, которая установлена в каждом микрорайоне города и предназначена для равномерного распределения электричества по всем потребителям. Стороны этого треугольника – это векторные линии, соединяющие его вершины. Обозначив вершины точками A, B, C и нейтралью N, можно составить таблицу напряжений и зависимость между ними:

• AB=BC=CA=380 В
• AN=BN=CN=220 В

При этом напряжения AB, BC, CA в 1,73 раза больше напряжений AN, BN, CN. Идеальный трехфазный генератор, который обычно используется для питания всех бытовых приборов и промышленных сетей, должен обеспечивать эти уровни напряжений в широком диапазоне нагрузок.

Причины перекоса фаз

Причин перекоса может быть несколько, однако, наиболее распространенной является причина, связанная с неправильной и неравномерно распределенной нагрузкой в фазах внутренних сетей. В случае возникновения перекоса на объекте с трехфазным питанием, это означает, что одна или две фазы работают с перегрузкой, тогда как другие фазы имеют гораздо меньшую нагрузку.

Однофазные потребители нередко попадают на одну фазу, и в этом случае перекос фаз образуется при одновременном включении большого количества бытовой техники. Первыми признаками перекоса могут быть бытовые приборы, мощность которых заметно упала, или они вообще перестали работать. Освещение становится тусклым, а лампы дневного света начинают мерцать.

Основная опасность ситуации состоит в том, что бытовые приборы начинают работать некорректно, и появляется реальная возможность поломок вплоть до полного выхода их из строя. Наибольшая часть негативных последствий приходится на различные виды электродвигателей, которые установлены почти во всех приборах.

После того, как выяснился вопрос, что такое перекос фаз и с чем он связан, необходимо рассмотреть основные способы борьбы с этим явлением. Следует сразу отметить, что данные способы не являются универсальными, а подходят только для конкретных ситуаций.

Устранение перекоса фаз

Для того, чтобы избежать перекос фаз, необходимо осуществить тщательное планирование всех мощностей и рассчитать все возможные нагрузки с их правильным распределением по фазам. Как правило, составляется подробный электропроект на квартиру или дом.

При эксплуатации необходимо выполнять проверку тока с помощью специальных тестеров. Если возникнет необходимость, должна быть выполнена переброска однофазных нагрузок с более загруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе трёхфазного автомата должен быть тщательно измерен, после чего нужно перераспределить однофазные нагрузки так, чтобы токи на каждой фазе были приблизительно равными. Эта работа должна выполняться только профессионалом, имеющим специальное оборудование.

Защита от внешнего перекоса фаз может быть исполнена с помощью стабилизаторов напряжения. На каждую фазу устанавливают определённый стабилизатор. Это будет более эффективно, чем установка одного трёхфазного стабилизатора.

В заключение необходимо подчеркнуть, что перекос фаз может стать причиной повреждения или полного выхода из строя электроприборов. Следовательно, для её устранения необходимо установить стабилизаторы или привлечь профессионалов, которые квалифицированно спроектируют электросеть.

 

Видео

 

Смотрите также по этой теме:

   Защита от перенапряжения. Что поможет защитить сеть?

   Источник бесперебойного питания для частного дома.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Статьи по электромонтажу — Перекос фаз

                                                                              Перекос фаз.

Прекос фаз — что это. Как он возникает, как его исправить и прежде всего как не допустить перекоса фаз.

                                                                    Что это такое перекос фаз.

Перекос фаз бывает нескольких видов. Не будем вдаваться в сложности и рассмотрим самый простой и распространенный прекос фас связанный с не правильной распределённой нагрузкой во внутренней сети. В сети трехфазного напряжения, когда нагрузка распределена таким образом, что одна или две фазы перегружены, а оставшаяся фаза не догружена. Это может произойти в щитах с трёхфазным питанием. Если например все однофазные нагрузки подключены к одной из трёх фаз. Например мощные электроприборы в коттедже такие как плита, розетки кухни, чайник, духовой шкаф, кондиционер, электрический тёплый пол и.т.д.— подключены к фазе1, а к фазе2 подключёно слабое по мощности оборудование, такие как: освещение, розетки под телевизор и компьютер. А фаза3 вообще не задействована. Также перекос может произойти в магазинах, когда оборудование или мощное освещение посажено на одну фазу. Также случается в садоводческих товариществах, когда большинство домов подключено на одну и туже фазу, на линии стоят слабые (перегруженные)трансформаторы. Бытовые признаки перекоса это: плохая работа бытовых приборов, работающих не на полную мощность отключение их; мигающий или тускло горящий свет.

                                                                 Что происходит при перекосе фаз.

Если одна фаза перегружена то на ней происходит падение напряжения и наоборот если другая фаза недогружена то на ней происходит повышение напряжения от номинала. Как следствие бытовые приборы питающиеся от однофазной сети либо недополучают напряжения либо получают больше чем нужно им. Следствии этого эти приборы могут работать неправильно или испортиться.
Для трёхфазной нагрузки таких как двигатели( которые используются для ворот, насосы, оборудование для бассейнов и полива территории) может оказаться пагубным. Они просто выходят из строя.
От перекоса может сработать трёхфазный автомат. Предположим у вас стоит трёхфазный автомат на 16А , если брать по однофазной нагрузке вы можете примерно потреблять в три раза больше. Вы нагружаете одну фазу на 20А и не использовав общую нагрузку у вас отключается вводной автомат во всём доме. Получается перегруз сети в которой ещё много потенциала, если не устранить перекос фаз по мощности.

                                                                 Как предотвратить перекос фаз.

Предотвратить перекос фаз в вашей внутренней сети можно ещё на начальной стадии планирования всех мощностей. Сделать расчет всех предполагаемых нагрузок, распределить их фазам. Обычно это делается электропроект на дом или квартиру специализированными фирмами по электрике. В Процессе эксплуатации проверять специальным тестером( клешами) ток на каждой фазе и при необходимости перебрасывать однофазные нагрузки на те фазы которые менее загружены. Сделать это можно следующим образом: На выходе вводного трёхфазного автомата обхватываем клещами каждую фазу и меряем ток на них, по показаниям распределяем однофазные нагрузки так чтобы тестер на каждой фазе показывал примерно равные токи. Это делает электрик профессионал со специальным оборудованием, т.к. выравнивания токов требует переборки электрического шита.
Для Зашиты от внешнего перекоса фаз, то есть приходящего напряжения в ваш дом уже с перекосом, надо использовать стабилизаторы напряжения. Стабилизаторы в трёхфазной сети ставят на каждую фазу отдельно свой. Они помогут лучше чем один трёхфазный.

Скалин Евгений.

Phase Imbalance — обзор

Чтобы улучшить утечку гетеродина и подавление IQ-изображения, I / Q RFDAC должен быть откалиброван. Во-первых, уравнение. (6.4) перезаписывается в соответствии с тактовыми импульсами I _P , Q _P , I _N и Q _N

(10. 2) IQIdeal (t) = Ipath + Qpath = cos (2πfBBt) × AipΠtT0 / 2 − AinΠtT0 / 2−2 + sin (2πfBBt) × AqpΠtT0 / 2 + 1 − AqnΠtT0 / 2−1

, где f _BB — это частота основной полосы частот, T ₀ — период тактового сигнала с повышающим преобразованием, а ΠtT0 / 2 представляет прямоугольный импульс с коэффициентом заполнения 25%, синхронизированный с частотой f ₀ .Другими словами, соответствующий ряд Фурье Q _P , I _P , Q _N и I _N можно выразить следующим образом: :

(10.3) QP = Π2tT0 + 1 = 14−2πsin (ω0t) −1πcos (2ω0t) + 23πsin (3ω0t) +…

(10.4) IP = Π2tT0 = 14 + 2πcos (ω0t) + 1πcos (2ω0t) + 23πcos (3ω0t) +…

(10,5) QN = Π2tT0−1 = 14 + 2πsin (ω0t) −1πcos (2ω0t) −23πsin (3ω0t) +…

(10,6) IN = Π2tT0−2 = 14−2πcos (ω0t) + 1πcos (2ω0t) −23πcos (3ω0t) +…

Кроме того, A _ip , A _qp , A _{и qn — амплитуды I пути , p , Q пути , p , I 0003 Q и , 9000 путь , n соответственно. В идеальных условиях их амплитуды одинаковы и равны единице. В результате после некоторых итераций уравнение. (10.2) переписывается как}

(10.7) IQIdeal = 22πcos (2π (f0 + fBB) t)

Обратите внимание, что, как указано в разделе 10.2, из-за фазовой синхронизации между трактами RF и основной полосы, а также точной При генерации квадратурных часов с использованием схемы деления на четыре фазовый дисбаланс между I _{трактом} и Q _{трактом} равен нулю.Это одно из существенных преимуществ предлагаемого I / Q RFDAC. На самом деле, однако, из-за несоответствий между A _ip , A _qp , A _в и A _{qn и через несколько итераций упрощения, уравнение. (10.7) заменяет следующее уравнение:}

(10.8) IQnonideal = IQIdeal + Cimagecos (2π (f0 − fBB) t) + CLeakage

, в котором C _image и C _Leakge — это изображение несущей и утечка соответственно. Чтобы отменить C _Leakage , к исходному комплексному сигналу основной полосы частот добавляется правильное значение постоянного тока (т. Е. — C _Leakage ). Более того, используя очень простой алгоритм, амплитуды I _путь и Q _путь ( A _ip , A _{qp в} и A _qn ) изменяются таким образом, что C _image уменьшается.В результате алгоритм калибровки должен улучшить утечку гетеродина и изображение I / Q. Стоит еще раз упомянуть, что A _ip , A _qp , A _в и A _qn могут быть легко базовыми кодами амплитуды. можно установить любое значение в диапазоне (-4095… 4095) / 4096. ³

Чтобы доказать эффективность простого алгоритма калибровки IQ, на микросхему подается сигнал основной полосы частот I / Q 2,234 МГц. На рис. 10.12 показано, что простой алгоритм калибровки может значительно улучшить утечку гетеродина и подавление изображения IQ. В этом сценарии f ₀ = 2,4 ГГц, а выходная мощность составляет 19,62 дБмВт. Основываясь на этом измерении, изображение I / Q превышает -58 дБн после пяти итераций, в то время как утечка гетеродина сходится до более -80 дБн.

Рис. 10.12. Измерения на частоте 2,4 ГГц (A) утечки несущей; (B) подавление изображения.

Кроме того, для улучшения линейности передаточной функции RFDAC были измерены восемь микросхем IC и были использованы два хорошо известных алгоритма DPD.

Несимметрия фаз и почему это важно

Без названия Страница

Механическое и электрическое поведение машин тесно взаимосвязано. «Системы MBVI могут дать новое представление о поведении оборудования и выявить некоторые скрытые нагрузки», — говорит директор по операциям Faraday Predictive Джефф Уокер

.

Фазовый дисбаланс может показаться неинтересным, занудным измерением качества электропитания, мало интересующим никого, кроме инженеров-электриков. Но на самом деле разбаланс фаз важен для инженеров по обслуживанию по нескольким причинам.

Может вызывать значительные дополнительные механические напряжения на валах и трансмиссиях в результате создаваемых крутильных колебаний; это может сократить срок службы ваших двигателей в результате более высокого тепловыделения внутри двигателя; и это само по себе может быть вызвано определенными механическими особенностями машины, которые создают колебания крутящего момента на определенных частотах.

Так что же с этим делать?

Причины асимметрии фаз

Несимметрия фаз означает, что не все три фазы трехфазного источника питания имеют одинаковую величину — например, здесь одна фаза (красная) больше двух других:

Неуравновешенность фаз может происходить либо по напряжению, либо по току — или, скорее всего, по обоим параметрам.

Неуравновешенность напряжений обычно вызывается электропитанием машины, а не самой машиной.

Несимметрия по току может быть вызвана либо дисбалансом напряжений, либо проблемами с проводкой к двигателю, неисправностью двигателя или поведением ведомой машины.

Неравные сопротивления в кабелях двигателя могут привести к снижению тока в одной фазе. Обычно проблема возникает в изворотливых или плохо закрепленных разъемах.Тепловизионные камеры часто могут помочь быстро выявить такого рода проблемы.

Механическое поведение , которое создает более высокую крутящую нагрузку на машину в одном и том же месте при каждом вращении вала — например, трение деформированного тормозного диска или эллиптического тормозного барабана, или трение изогнутого или эксцентрикового вала — также может вызвать текущий дисбаланс. Поскольку более высокая нагрузка приводит к более высокому току, трение в одной и той же точке на каждом обороте вызовет более высокий ток в соответствующей точке обмотки статора.

Влияние асимметрии фаз

Несимметрия по току приводит к нагреву обмоток статора, поскольку для обеспечения того же общего крутящего момента требуется более высокий ток. Обычно 1% -ный дисбаланс напряжения вызывает 5-процентный дисбаланс тока, что приводит к повышению температуры на 10 ° C, что, в свою очередь, сокращает срок службы обмоток двигателя вдвое.

Неуравновешенность по току приводит к возникновению осциллирующего крутящего момента на выходе двигателя, что создает дополнительные нагрузки на валы, муфты и срезные штифты.

Первая диаграмма ниже представляет полярный график силы магнитного поля (которое управляет крутящим моментом двигателя) в трехфазном двигателе. Когда все три фазы равны, результатом является магнитное поле постоянной силы, вращающееся с постоянной скоростью.

Если одна из фаз слабее, например, из-за высокого сопротивления питания этой фазы, магнитное поле, создаваемое этой фазой, будет слабее, чем две другие, что приведет к эллиптическому графику крутящего момента (средний рисунок).Крутящий момент увеличивается и уменьшается дважды за цикл, создавая осциллирующую нагрузку крутящего момента на вал, муфту, трансмиссию и ведомую машину, что может привести к усталостному разрушению таких компонентов, как срезные штифты.

Этот процесс также может работать и в другом направлении — нагрузка, которая создает колебательный момент один раз за оборот, приведет к увеличению тока, потребляемого фазой, связанной с местоположением увеличенной нагрузки (см. Правую диаграмму). Таким образом, текущий дисбаланс может быть диагностическим инструментом для обнаружения проблем, включая эксцентриковые или эллиптические тормозные барабаны, или трение эксцентриковых или изогнутых валов.

Как объяснялось в предыдущих статьях (M&E, март / апрель и июль / август 2020 г.), системы напряжения и тока на основе моделей (MBVI) используют математическую модель взаимосвязи между током и напряжением для выявления искажений формы сигнала тока. Это означает, что в дополнение к обнаружению общих электрических характеристик, таких как дисбаланс тока, они также могут обнаруживать широкий спектр более тонких механических проблем, включая дисбаланс, несоосность, проблемы с подшипниками, трение, ослабленные ременные передачи и т. Д., А также обнаруживать чрезмерное потребление энергии. и отходы.

---

Для получения дополнительной информации см .:
www.faradaypredictive.com/technical-education/diagnostic-outputs/465-phase-unbalance-and-rubbing/
[email protected] | Телефон +44333772 0748

Исследование дисбаланса напряжения | Carelabz.com

Электрооборудование, такое как двигатели, не будет работать стабильно при несимметричном напряжении в системах. Обычно разница между максимальным и минимальным напряжениями не должна превышать четырех процентов от самого низкого напряжения.Большой дисбаланс может привести к перегреву компонентов, особенно двигателей.

• Трехфазное оборудование, такое как асинхронный двигатель с разбалансировкой обмоток.
• Любая большая однофазная нагрузка или несколько небольших нагрузок, подключенных только к одной фазе, вызывают больший ток, протекающий от этой конкретной фазы, вызывая падение напряжения в линии.
• Переключение трехфазных тяжелых нагрузок приводит к скачкам тока и напряжения, которые вызывают дисбаланс в системе.
• Неравные импедансы в системе передачи или распределения энергии вызывают дифференцирование тока в трех фазах.

Почему важно исследование дисбаланса напряжений?

Влияние обширных дисбалансов напряжений на энергосистемы и оборудование обширно и серьезно. Сильный дисбаланс может резко сократить жизненные циклы оборудования, значительно ускорить цикл замены оборудования и значительно увеличить затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание системы. Кроме того, для 3-фазной 4-проводной системы дисбаланс напряжения приводит к увеличению тока нейтрали и вызывает неисправность реле.

Неуравновешенность напряжений приведет к дополнительным потерям мощности, снижению эффективности системы, сокращению срока службы двигателя и т. Д.Также небольшое количество ненормальных условий работы и обслуживания также вызывает дисбаланс напряжения и приводит к негативным последствиям для оборудования и систем. Эти условия включают в себя такие проблемы, как плохие электрические контакты, установка неподходящей батареи шунтирующих конденсаторов, однофазная работа двигателя и т. Д. Подобные условия эксплуатации и технического обслуживания могут возникать нечасто. Однако, если они все же произойдут, они вызовут очень серьезные проблемы для систем или оборудования

Основные последствия дисбаланса напряжений описаны ниже:

• Дополнительная потеря мощности
• Недостаток безопасности
• Неисправность двигателя
• Уменьшение жизненного цикла
• Неисправность реле
• Неточные измерения
• Неисправность трансформатора

Что делается во время исследования асимметрии напряжения?

Поскольку несимметрия напряжения может быть очень опасной для электрического оборудования, источник проблемы должен быть тщательно исследован и устранен.Подсчитывая напряжение, он может помочь сэкономить деньги и энергию за счет повышения эффективности передачи и, возможно, избежания дорогостоящего прерывания работы оборудования из-за его отказа. Правильное тестирование и обмен данными с утилитой могут помочь найти и решить проблему.

Основная цель исследования:

• Для определения причин и последствий несимметрии напряжения в системе распределения и в пользовательских помещениях.
• Для определения принятых определений для расчета несимметрии напряжений и уточнения соответствующих стандартов.
• Для определения методов смягчения последствий для системы распределения и для отраслей.

Процент дисбаланса напряжений можно рассчитать по следующей формуле:

% Дисбаланс = [Максимальное отклонение от среднего / Среднее трехфазное напряжение] * 100

Для расчета процентного отклонения по трем фазам:

[Макс (Im-Ir) (Im-Iy) (Im-Ib) * 100] / Im

Где Im — среднее значение токов в трех фазах

Im = (Ir + Iy + Ib) / 3

Ir, Iy, Ib — фазные токи.

Кроме того, дисбаланс также может быть измерен путем сопоставления силы токов прямой последовательности с токами обратной последовательности. Допустимый предел в виде процента тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности в идеале составляет 1,3%, но приемлемо до 2%.

Как проводится исследование дисбаланса напряжения?

В этом исследовании был проведен всесторонний анализ проблемы несимметрии напряжения в энергосистеме. Это поможет коммунальным предприятиям и отраслям понять причины, последствия и определения несимметрии напряжения, определить методы смягчения последствий и интерпретировать соответствующие стандарты.

Принимается во внимание несколько практических случаев, связанных с дисбалансом напряжений. Результаты моделирования с определением проблемы и мерами по улучшению будут позже выполнены на основе результатов этих случаев. Вот несколько примеров таких случаев:

• Плохое соединение нулевого провода
• Обрыв нейтрального провода
• Работа трехфазного двигателя при несимметричном напряжении
• Установка неподходящей конденсаторной батареи
• Влияние несимметрии напряжения на машины
• Влияние асимметрии напряжения на силовые электронные преобразователи и приводы

Такие случаи будут использоваться для подтверждения воздействия дисбаланса напряжения на системы и оборудование.Неуравновешенность напряжений не только вызывает дополнительные потери энергии, но и вызывает проблемы с безопасностью системы. Чтобы предотвратить дисбаланс напряжений, проблема баланса должна приниматься во внимание на всех этапах планирования, проектирования, установки и эксплуатации. Это исследование предоставит подробные сведения с теоретическим анализом и объяснением, чтобы облегчить понимание воздействия дисбаланса напряжения на системы и оборудование. Результаты представляют ценность для инженеров для улучшения проектирования, эксплуатации и технического обслуживания систем распределения электроэнергии

Методы смягчения последствий для объектов:

• Несимметричные нагрузки являются основной причиной несимметричных напряжений в распределительных цепях, и, таким образом, можно много выиграть, если попытаться равномерно распределить однофазные нагрузки по всем трем фазам напряжения.Электрические распределительные системы можно сбалансировать, изменив конфигурацию системы с помощью ручных и автоматических операций переключения фидеров для переключения нагрузок между цепями. Эта реконфигурация может быть выполнена для уменьшения потерь и имеет естественную тенденцию балансировать нагрузку между
• Несимметричные импедансы, включая трансформаторы и их соединения, часто являются следующей по величине причиной несимметричных напряжений. Следовательно, правильный выбор распределительных трансформаторов является очень важным шагом в предотвращении дисбаланса напряжений, уделяя особое внимание балансировке трансформаторов с разомкнутой звездой и разомкнутым треугольником.
• Если величина дисбаланса имеет тенденцию меняться в зависимости от нагрузки потребителя, вполне вероятно, что причиной дисбаланса является трансформатор. Один из способов определить вклад батарей трансформаторов в небаланс напряжения — это измерить напряжения на первичной обмотке и напряжения на вторичной обмотке и вычислить процент небаланса в каждой точке.
• Кроме того, условия перегрузки в энергосистеме всегда следует исправлять как можно скорее по ряду соображений защиты и безопасности, а также для компенсации дисбаланса.
• Компенсация дисбаланса также может быть достигнута с помощью пассивных фильтров мощности, которые уравновешивают импеданс нагрузки, где ток нагрузки уравновешивается путем добавления реактивных элементов параллельно нагрузке.
• Для переменных нагрузок несимметрия напряжения в системах питания переменного тока может быть скорректирована с помощью статического компенсатора VAR, управляемого тризатором, с параллельным подключением, где ток нагрузки снова уравновешивается путем добавления реактивных элементов параллельно нагрузке.
• В помещении пользователя все перегруженное оборудование должно быть отремонтировано.Кроме того, пассивные фильтры мощности и статические компенсаторы VAR с параллельным подключением для смягчения последствий в энергосистемах могут использоваться для компенсации дисбаланса в пользовательских объектах.
• Смягчение неблагоприятных воздействий несимметричного напряжения на приводы с регулируемой скоростью (ASD) может быть достигнуто за счет использования реакторов переменного тока и постоянного тока соответствующего размера, как показано на рисунке. Результаты испытаний показали, что подключение как линии переменного тока, так и постоянного тока -связь реакторов с ASD оказывает наибольшее влияние на разбаланс фазных токов, уменьшая его более чем вдвое.
• Могут быть введены различные реле для защиты асинхронных двигателей от несимметричных напряжений, где настройки реле и применения зависят от мощности двигателя, нагрузки, класса изоляции и эксплуатационного коэффициента. Реле тока обратной последовательности более надежны и эффективны, поскольку реле, измеряющие напряжение обратной последовательности, могут не обладать необходимой чувствительностью в некоторых конфигурациях системы и нагрузки.

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 имитационные 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 области применения

• Управление инфраструктурой центра обработки данных
• Балансировка нагрузки

Преимущества и преимущества

• Эффективность — сводит к минимуму потребление электросети системами ИБП.
• Долговечность — сбалансированные блоки распределения питания 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

Почему в дизельных генераторах возникает трехфазная несимметричная нагрузка

Почему трехфазная нагрузка дизельного генератора несимметрична? Сегодня Starlight Power отвечает за вас.

Вот несколько причин:

1.Одна фаза генератора и его цепи происходит обрыв фазы, или одна фаза его автоматического выключателя плохо контактирует.

2. Последовательность передачи мощности не завершена.

3. Одна фаза системы перегружена (если есть однофазная нагрузка с большой мощностью).

4. Отказ амперметра статора и цепи прибора учета электроэнергии также вносит свой вклад в показательную асимметрию трехфазного амперметра.

Опасности несбалансированной трехфазной нагрузки дизель-генератора .

1. Это снизит производительность оборудования. Расчет мощности генератора фиксируется в соответствии с трехфазной нагрузкой, так что оборудование принимает самую большую фазу в нем в качестве предела вследствие трехфазного дисбаланса, что приводит к неэффективной работе оборудования.

2. Когда электричество проходит через нейтральную линию, потери в линии низкого напряжения увеличиваются.

3. Это приведет к асимметрии трехфазного напряжения и смещению электрического потенциала нейтральной точки.

4. Чрезмерный ток нейтрали приведет к повышению температуры силового трансформатора во время его эксплуатации и в худшем случае приведет к его сгоранию.

5. Может снизить выходную мощность генератора и повысить температуру обмотки.

6. Это сделает напряжение одних фаз высоким, а других — низким.

7. Когда в нейтральной линии перегрузка по току, чужая линия может перегореть.

Как решить проблему несимметричной трехфазной нагрузки?

Когда генератор выходит за пределы допустимого диапазона трехфазной несимметричной нагрузки, вы должны немедленно уменьшить нагрузку генераторной установки, чтобы ток неуравновешивания был ниже допустимого значения, и сообщить об этом системе управления.После того, как трехфазный ток уравновесится, вы можете увеличить нагрузку генераторной установки в соответствии с приказом отгрузки. Разность токов трех фаз должна быть ниже 20% номинального тока, а ток любой фазы должен быть ниже номинального значения. Ток обратной последовательности, протекающий через генератор, должен быть менее 12% номинального тока.

Чтобы лучше узнать о дизельном генераторе и принять правильное решение при покупке, здесь будут представлены трехфазные нагрузки и однофазные нагрузки:

1.Трехфазная нагрузка

Трехфазная нагрузка определяется как источник питания для работы трехфазного оборудования с силовым приводом. Трехфазные нагрузки могут попадать в баланс трехфазных нагрузок и дисбаланса трехфазных нагрузок.

Различия заключаются в следующем: баланс трехфазных нагрузок видит одинаковые значения тока для трех фаз; несбалансированность трехфазных нагрузок приводит к очень разным значениям тока для трех фаз, а фаза с перегрузкой по току может вызвать возгорание.

2. Однофазная нагрузка

Однофазная нагрузка определяется как одно или несколько полных сопротивлений, установленных в двух линиях трехфазного источника питания. Это также можно рассматривать как своеобразную несимметричную трехфазную нагрузку. Электровоз — классический тому пример. Чтобы обеспечить базовый баланс трехфазных нагрузок, все однофазные нагрузки будут равномерно распределены по трем фазам.

Одним словом, однофазный означает использование фазы, которая обычно известна как провод под напряжением, и нулевой линии для обеспечения источника питания для работы электрического прибора.

Следовательно, при принятии решения о покупке дизель-генератора, следует уточнить, будет ли нагрузка генератора трехфазной или однофазной. Таким образом можно избежать дисбаланса нагрузки работающего генератора, чтобы гарантировать безопасную и стабильную работу генераторной установки.

Компания Jiangsu Starlight Electricity Equipments Co., Ltd., основанная в 1974 году, является производителем дизель-генераторных установок. Мы стремимся производить высококачественные дизельные генераторные установки, предлагая продукцию, включая Cummins, , Perkins, Volvo, Deutz, Yuchai, SDEC, Weichai, Ricardo, MTU и подобные, с диапазоном мощности от 20 кВт до 3000 кВт. .Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами по электронной почте [email protected] или по телефону +86 13481024441.

ОСНОВЫ КАЧЕСТВА ЭНЕРГИИ: ДИСБАЛАНС НАПРЯЖЕНИЯ

Несимметрия напряжения (или дисбаланс) определяется IEEE как отношение составляющей обратной или нулевой последовательности к составляющей прямой последовательности. Проще говоря, это изменение напряжения в энергосистеме, в котором значения напряжения или разности фазовых углов между ними не равны. Отсюда следует, что эта проблема качества электроэнергии затрагивает только многофазные системы (например,грамм. трехфазный). Напряжения редко точно сбалансированы между фазами. Однако когда несимметрия напряжения становится чрезмерной, это может создать проблемы для многофазных двигателей и других нагрузок. Более того, приводы с регулируемой скоростью (ASD) могут быть даже более чувствительными, чем стандартные двигатели. Несимметрия напряжения в первую очередь возникает из-за неравных нагрузок на распределительных линиях или внутри объекта. Другими словами, напряжения обратной или нулевой последовательности в энергосистеме обычно возникают из-за несбалансированной нагрузки, вызывающей протекание токов обратной или нулевой последовательности.

Несимметрия напряжения

Причины и источники

Электросеть может быть источником несимметричных напряжений из-за неисправного оборудования, включая перегоревшие предохранители конденсаторов, регуляторы разомкнутого треугольника и трансформаторы разомкнутого треугольника. Оборудование с разомкнутым треугольником может быть более восприимчивым к дисбалансу напряжений, чем с замкнутым треугольником, поскольку оно использует только две фазы для выполнения своих преобразований.

Кроме того, несимметрия напряжения также может быть вызвана неравномерным распределением однофазной нагрузки между тремя фазами — вероятной причиной несимметрии напряжения менее 2%.Кроме того, тяжелые случаи (более 5%) можно отнести к однофазной схеме в боковых фидерах распределительной сети из-за перегоревшего предохранителя из-за неисправности или перегрузки одной фазы. Помещение, в котором находится двигатель, также может создавать несимметричные напряжения, даже если напряжения, подаваемые в сеть, хорошо сбалансированы. Опять же, это может быть вызвано неисправностью оборудования или даже несоответствием отводов трансформатора и импеданса. Как и в случае с электросетью, плохое распределение нагрузки внутри объекта может создать проблемы с дисбалансом напряжения.Сам двигатель также может быть источником дисбаланса напряжений. Резистивный и индуктивный дисбаланс в моторном оборудовании приводит к несимметричным напряжениям и токам. Дефекты соединений силовой цепи, контактов двигателя или обмоток ротора и статора могут стать причиной неравномерного сопротивления между фазами в двигателе, что приведет к несбалансированности. Несбалансированные системы указывают на наличие обратной последовательности, которая вредна для всех многофазных нагрузок, особенно для трехфазных индукционных машин.Основным следствием несимметрии напряжения является повреждение двигателя из-за чрезмерного нагрева. Несимметрия напряжения может создать дисбаланс тока в 6-10 раз больше, чем дисбаланс напряжения. В свою очередь, дисбаланс токов вызывает нагрев обмоток двигателя, который ухудшает изоляцию двигателя, вызывая совокупное и необратимое повреждение двигателя. Этот сценарий приведет к дорогостоящему простою оборудования из-за отказа двигателя. На приведенном ниже графике показана взаимосвязь между небалансом напряжения и повышением температуры, которая увеличивается примерно в два раза в квадрате процента небаланса напряжения.

Асимметрия напряжения и повышение температуры

Формула Неуравновешенность напряжений можно оценить как максимальное отклонение от среднего трехфазных напряжений, деленное на среднее трехфазных напряжений, выраженное в процентах. Несимметрия напряжения = максимальное отклонение от среднего напряжения / среднего напряжения Предположим следующие показания межфазного напряжения 226, 231 и 233. Среднее напряжение = (226 + 232 + 235) / 3 Максимальное отклонение от среднего напряжения = 231 — 226 = 5 В Несимметрия напряжения = 5/231 Несимметрия напряжения = 0.0216 или 2,16% Для коммунального предприятия это просто вопрос ремонта неисправного оборудования или перераспределения нагрузок для уменьшения дисбаланса. Для конечных пользователей правильное тестирование и обмен данными с утилитой помогут найти и решить проблемы. Приводы с регулируемой скоростью могут быть оснащены дросселями линии переменного тока и реакторами цепи постоянного тока, чтобы уменьшить влияние дисбаланса. В зависимости от того, как ASD сконфигурирован с реакторами переменного и / или постоянного тока, как величина среднеквадратичных токов, так и процент небаланса токов могут быть потенциально уменьшены.Тем не менее, перед установкой реакторов на ASD следует проконсультироваться с производителем привода. Обычно более рентабельно запрашивать реакторы во время покупки оборудования. Дополнительные преимущества применения реакторов к ASD включают улучшенный коэффициент мощности, подавление гармоник и защиту от переходных процессов. Кроме того, мощность двигателей может быть снижена, чтобы снизить вероятность повреждения. Однако снижение номинальных характеристик двигателя является одним из наименее желательных методов устранения дисбаланса напряжений, поскольку ситуация дисбаланса все еще существует, и двигатель не может работать на своем полном потенциале.Типичные коэффициенты снижения номинальных характеристик двигателей в соответствии с NEMA MG-1 показаны ниже. Кроме того, следует проконсультироваться с производителями двигателей, чтобы узнать конкретный коэффициент снижения мощности двигателей. ANSI C84.1 предполагает, что «системы электроснабжения должны быть спроектированы и эксплуатироваться таким образом, чтобы ограничить максимальный дисбаланс напряжения до 3,0% при измерении счетчиком электроэнергии коммунального предприятия в условиях холостого хода». Между тем, большинство коммунальных предприятий в США ограничивают несимметрию напряжения до 2,5% максимального отклонения от среднего напряжения между тремя фазами.С другой стороны, Национальная ассоциация производителей оборудования (NEMA) требует, чтобы двигатели обеспечивали номинальную выходную мощность только при 1% несимметрии напряжения в соответствии с NEMA MG-1. Ограничение несимметрии напряжения до 1% является более строгим, чем ANSI C84.1 или большинство рекомендаций коммунальных предприятий. Более того, некоторые производители двигателей пытались требовать несимметрии тока менее 5% для действующей гарантии. NEMA MG-1 утверждает, что 1% небаланса напряжения может создать 6-10% несимметрии тока. Следовательно, эти производители двигателей предъявляют потенциально более строгие требования, чем NEMA MG-1.Эти различия приводят к путанице между коммунальным предприятием, производителями и конечными пользователями. В каждом месте должна быть проведена тщательная оценка критериев коммунального предприятия и рекомендаций производителя. Величина: 0,5% — 2,5% (типовая). Источник: коммунальное предприятие или объект. Симптомы: неисправность или перегрев Смягчающие устройства: регуляторы напряжения

ANSI C84.1-2006

Дуган, Р., Макгранаган, М., Сантосо, С., и Бити, Х.В. (2004). Качество электроэнергетических систем (2 ^nd ed.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. IEEE 1159-1995. Рекомендуемая практика мониторинга качества электроэнергии . Публикация Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA) № MG 1-1998 «Двигатели и генераторы»

Устранение дисбаланса тока частотно-регулируемого привода

Часто наблюдаемое явление, наблюдаемое электриками после установки частотно-регулируемого привода (ЧРП), представляет собой измеримый дисбаланс тока на входе частотно-регулируемого привода при работе в условиях небольшой нагрузки. В линейных пускателях (ACL), в которых трехфазный асинхронный двигатель работает на полной скорости и под напряжением, это может указывать на серьезную проблему, требующую дальнейшей диагностики.Однако с применением ЧРП, который обеспечивает переменную скорость в ответ на переменные нагрузки, эти две системы действительно так же похожи, как яблоки и апельсины. Фактически, дисбаланс на входе инвертора в условиях небольшой нагрузки является нормальным явлением для электрической цепи.

Эта проблема связана с подключением электропитания к частотно-регулируемому приводу, а не к самому двигателю. Проблема в полном мостовом выпрямителе частотно-регулируемого привода. Общая секция выпрямителя частотно-регулируемого привода состоит из шести диодов, которые представляют собой полупроводники, предназначенные для проведения тока в одном направлении, действуя как обратный клапан в системах водоснабжения.Обратный клапан позволяет жидкости течь только тогда, когда давление на стороне подачи превышает давление на стороне нагнетания. Диод работает аналогично, но давление выражается электродвижущей силой или напряжением. Диоды находят множество применений в различных типах электронных схем, а в случае мостового выпрямителя целью является преобразование переменного тока в постоянный. Затем постоянный ток подключается к цепи специализированных транзисторов, называемых биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT), с катушкой двигателя, подключенной между ними.Транзистор — это просто полупроводниковый переключатель, который можно включать и выключать с высокой скоростью, обычно от 2 до 15 килогерц. Именно IGBT напрямую регулируют напряжение и частоту, подаваемые на катушку двигателя. Диодный мост вначале эффективно разъединяет сетевое питание от двигателя. (См. Рисунок A)

Именно это отключение от линии к двигателю мостовым выпрямителем делает сравнение операций ACL несущественными по сравнению с операциями VFD.Дисбаланс тока на двигателях ACL обычно вызван несимметрией напряжения между фазами в сети и должен поддерживаться в пределах 1 процента NEMA (NEMA MG1, 12.45). В противном случае снизятся рабочие характеристики двигателя и может произойти повреждение катушки двигателя. Поскольку частотно-регулируемый привод прерывает прямое подключение источника питания к двигателю, он действует как буфер и фактически защищает двигатель от дисбаланса фазного напряжения. ЧРП может работать даже с трехфазным двигателем от однофазной сети. Это (преобразование фазы) — обычное применение частотно-регулируемых приводов в областях, где все, что доступно, — это однофазный ток.Определение размеров частотно-регулируемых приводов для фактического однофазного входа должно производиться в соответствии с инструкциями производителей частотно-регулируемых приводов, чтобы гарантировать, что частотно-регулируемый привод может подавать номинальную мощность на двигатель без чрезмерной нагрузки на компоненты частотно-регулируемого привода. Наше обсуждение здесь касается слабо нагруженных частотно-регулируемых приводов с трехфазным питанием с небольшими дисбалансами напряжений (от 1 до 3 процентов). Неуравновешенность напряжений в электрической сети является обычным явлением в большинстве регионов, и если они выходят за рамки спецификаций NEMA, их следует исправить.

Это может быть полезно, если перед частотно-регулируемым приводом имеется дополнительный импеданс в виде сетевого дросселя, изолирующего трансформатора или фазосдвигающего трансформатора.При желании этот процесс можно перенести на линейную сторону каждого устройства, чтобы изолировать дисбаланс.

Поскольку изменение скорости вентиляторов и насосов в соответствии с законами сродства является эффективным методом регулирования потока и снижения энергопотребления, легкая нагрузка становится вероятным условием эксплуатации. В этом состоянии даже дисбаланс напряжения в пределах спецификаций NEMA может привести к несбалансированному междуфазному току, при этом наибольшее линейное напряжение обеспечивает большую часть тока. Это связано с конструкцией выпрямителя, пропускающего ток, как обратный клапан, и с тем фактом, что мощность источника питания меняется от положительного к отрицательному (переменный ток).Поскольку напряжение является мерой электродвижущей силы, диод будет проводить только тогда, когда напряжение сети больше, чем напряжение шины постоянного тока на другой стороне диода. Это означает, что диоды будут проводить ток только на пиках (положительных или отрицательных) формы волны напряжения, и именно поэтому напряжение шины постоянного тока будет измеряться на этих пиках.

Когда мы измеряем напряжение сети переменного тока с помощью обычных мультиметров при фиксированном значении, то, что фактически отображается на измерителе, является напряжение, выраженное в единицах среднеквадратичного (RMS) напряжения.Поскольку измеренное напряжение меняется от положительного к отрицательному, среднее значение будет равно нулю. Среднеквадратичное значение — это площадь синусоидальной волны между нулем и пиком. Это мера, используемая для представления величины электродвижущей силы, передаваемой линией переменного тока. Это означает, что пик формы напряжения будет равен среднеквадратичному значению, умноженному на квадратный корень из 2 (1,41), так что 460 вольт RMS x 1,41 = 648,6 вольт пика. Если вы измеряете напряжение на шине постоянного тока частотно-регулируемого привода с 460 вольт переменного тока, вы измеряете 648 вольт постоянного тока.Когда двигатель нагружен, напряжение на шине постоянного тока естественным образом падает. Любой диод, в котором напряжение питания больше, чем пониженное напряжение шины постоянного тока, включится и восполнит напряжение шины постоянного тока. Поскольку три фазы сетевого питания смещены на 120 электрических градусов, только одна пара диодов (один положительный, один отрицательный) из шести будет проводящей в любой момент. Как только линейное напряжение упадет ниже напряжения шины постоянного тока, диоды выключатся, в результате чего импульс тока будет пропущен через цепь шины постоянного тока.Вот почему этот тип моста также называют 6-пульсным мостом и почему он характеризуется нелинейным потреблением энергии, что означает, что форма волны тока не соответствует форме волны напряжения. (См. Рисунок B)

Ток подается на шину постоянного тока только при разнице напряжений между шиной постоянного тока и сетевым питанием. Таким образом, когда частотно-регулируемый привод слабо загружен и одна из линий питания имеет более высокое линейное напряжение, он сначала будет повторно подавать питание на шину постоянного тока и проводить дольше, чем другие фазы.Как только шина постоянного тока будет опущена нагрузкой двигателя, другие диоды начнут включаться. Но дисбаланс по току останется, в зависимости от уровня дисбаланса напряжения между фазами. Дисбаланс тока на входе частотно-регулируемого привода является нормальным при любом уровне дисбаланса напряжений и будет наибольшим при слабой нагрузке. Это не должно означать чрезмерную нагрузку на входные компоненты частотно-регулируемого привода при трехфазном питании.

Вкратце:

• Дисбаланс тока, наблюдаемый на слегка нагруженном частотно-регулируемом приводе, является нормальным при наличии любого дисбаланса напряжения между фазами.
• Напряжение шины постоянного тока частотно-регулируемого привода не регулируется и будет варьироваться в зависимости от уровней напряжения сети и нагрузки двигателя.
• Пока ток, потребляемый на всех входных ветвях, равен или ниже номинального входного тока привода, а дисбаланс напряжения трехфазного источника питания находится в пределах рекомендаций NEMA, не должно быть чрезмерного износа входных компонентов частотно-регулируемого привода. Учитывая, что частотно-регулируемый привод отключает подключение сети к двигателю, частотно-регулируемый привод защищает двигатели от несимметричного напряжения в сети.
• Входной линейный дроссель или дроссель шины постоянного тока являются экономичными и простыми устройствами, которые увеличивают сопротивление на входе частотно-регулируемого привода и уменьшают дисбаланс напряжений.