Mi a szimmetrikus és aszimmetrikus terhelés?

Normálisan működő háromfázisú hálózatban a hálózati feszültségek (az egyes fázisvezetők párja közötti feszültség) nagyságrendben azonosak és fázisonként 120 fokkal különböznek. Ennek megfelelően a fázisfeszültségek (az egyes fázisvezetők és a semleges vezetők közötti feszültségek) nagyságrendben azonosak, és hasonló fáziskülönbségek vannak.

A fentiekből következik, hogy a feszültségek közötti fázisszögek azonosak. Ezt hívják "Szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszer".

Ha szimmetrikus terhelést csatlakoztat egy ilyen hálózathoz, azaz egy háromfázisú terhelést, amelynél az egyes fázisok áramai nagyságrendben és fázisban egyenlőek, akkor egy ilyen terhelés szimmetrikus áramlási rendszert hoz létre (azonos fázisszöggel közöttük). Ez akkor lehetséges, ha a terhelés mindhárom fázisában azonos a reaktív és aktív ellenállás, azaz Za = Zb = Zc.

Ezért a fázisáramok ilyen nagyságrendben és a közöttük lévő fázisszögben azonosak. Példák a szimmetrikus terhelésekre: háromfázisú indukciós motor, három azonos izzólámpa - mindegyik saját fázisban, szimmetrikusan terhelt háromfázisú transzformátor stb.

Vegyük figyelembe a szimmetrikus háromfázisú terhelés áram diagramját. Könnyen belátható, hogy a három fázisú áram vektorok geometriai összege eltűnik. Ez azt jelenti, hogy szimmetrikus terhelés esetén a semleges vezető árama nulla, és gyakorlatilag nincs szükség erre a célra.

Ha aszimmetrikus terhelést csatlakoztat ehhez a háromfázisú hálózathoz szimmetrikus feszültségrendszerrel, vagyis olyan terheléssel, amelynél az egyes fázisok komplex terhelési ellenállása különbözik (Za ≠ Zb ≠ Zc), akkor a terhelés olyan áramlási rendszert hoz létre, amely méretben és méretben különbözik egymástól. irányban (összehasonlítva a szimmetrikus terhelés jelenlegi diagramjával). Ezeknek a fázisáramoknak az értékei Ohm törvénye szerint találhatók meg.

És akkor az áramok geometriai összege nem kerül nullára, ami azt jelenti, hogy váltakozó áram kerül be a semleges vezetőbe, tehát ebben az esetben szükség van egy semleges vezetőre. Példák aszimmetrikus terhelésekre: különböző feszültségű izzólámpák három fázisban, aszimmetrikusan terhelt háromfázisú transzformátor, terhelések különböző feszültségű tényezőkkel három fázisban, stb.

A semleges vezeték ebben az esetben biztosítja a fázisfeszültség szimmetria megőrzését annak ellenére, hogy a terhelés aszimmetrikus. Ezért egy négyvezetékes hálózat lehetővé teszi a különféle kapacitásokkal rendelkező és egyfázisú fogyasztók bevonását a különböző fázisokban. Az egyes terhelt fázisok áramköre a generátor feszültség alatt lesz, függetlenül a fázisok közötti terheléskülönbségtől.

Itt található egy aszimmetrikus terhelés vektordiagramja. A diagramban könnyen belátható, hogy egy semleges huzal jelenléte miatt az abban levő áram az egyes fázisok áramvektorának geometriai összegét képviseli, míg a fázisfeszültségek nem mutatnak torzulást, ami minden bizonnyal felmerült volna, ha nem lenne aszimmetrikus terheléssel rendelkező semleges huzal.

Ha valamilyen okból a semleges vezeték megszakad egy kiegyensúlyozatlan terhelés során, akkor a háromfázisú hálózat feszültségei és áramai élesen torzulnak, ami balesetet okozhat.

A torzítás ebben az esetben történik, mivel a háromfázisú forrás által szolgáltatott három terhelésáramkör és a forrás belső ellenállása három különféle impedanciájú áramkört alkot, amelyek mindegyikénél a feszültségesés eltérő, és a háromfázisú hálózat feszültségrendszere tehát megszűnik szimmetrikus.Erről bővebben itt olvashat:A hálózati zéró huzalszakadás okai és következményei