Перекос фаз — причины возникновения и его устранение

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 напряжения) 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:

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;
Длительность и неравномерность включения приборов.

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 на однофазную нагрузку;
Увеличение срока службы оборудования и его безотказной работы;
Значительное снижение уровень 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.