Què és la càrrega simètrica i asimètrica?

En una xarxa trifàsica que funciona normalment, les tensions de línia (tensions entre cada parell de conductors de fase) són de magnitud iguals i difereixen en fase per 120 graus. D’acord amb això, les tensions de fase (tensions entre cada conductor de fase i un conductor neutre) són de magnitud iguals i presenten diferències de fase similars.

Com es desprèn de les anteriors, els angles de fase entre aquestes tensions són iguals entre si. D’això se’n diu "Sistema de tensió trifàsic simètric".

Si connecteu una càrrega simètrica a una xarxa, és a dir, una càrrega trifàsica a la qual els corrents de cada fase són iguals en magnitud i fase, aleshores una càrrega crearà un sistema simètric de corrents (amb el mateix angle de fase entre ells). Això és possible sempre que a les tres fases de la càrrega hi hagi resistències actives i reactives idèntiques, és a dir, Za = Zb = Zc.

Per tant, els corrents de fase resulten iguals en magnitud i en l'angle de fase entre ells en aquestes condicions. Exemples de càrregues simètriques: un motor d’inducció trifàsic, tres làmpades incandescents idèntiques - cadascuna en la seva pròpia fase, un transformador trifàsic carregat simètricament, etc.

Considerem un diagrama vectorial dels corrents d'una càrrega trifàsica simètrica. És fàcil veure aquí que la suma geomètrica dels vectors dels corrents trifàsics s’esvaeix. Això vol dir que, amb una càrrega simètrica, el corrent del conductor neutre serà zero, i pràcticament no hi ha necessitat d’utilitzar-lo.

Si connecteu una càrrega asimètrica a aquesta xarxa trifàsica amb un sistema de tensió simètric, és a dir, una càrrega en què les resistències de càrrega complexes de cada fase són diferents (Za ≠ Zb ≠ Zc), la càrrega crearà un sistema de corrents que difereixen de mida i en direcció (en comparació amb el diagrama actual característic d’una càrrega simètrica). Els valors d’aquests corrents de fase es poden trobar segons la llei d’Ohm.

I llavors la suma geomètrica dels corrents no s’esvaeix, cosa que significa que es produirà un corrent altern al conductor neutre, per la qual cosa és necessari un conductor neutre en aquest cas. Exemples de càrregues asimètriques: làmpades incandescents de diferents capacitats en tres fases, transformador trifàsic carregat asimètricament, càrregues amb diferents factors de potència en tres fases, etc.

En aquest cas, el fil neutre garantirà la conservació de la simetria de la tensió de fase malgrat que la càrrega sigui asimètrica. És per això que una xarxa de quatre fils permet incloure consumidors monofàsics de diferents capacitats i la naturalesa de la impedància en diferents fases. El circuit de cada fase carregada estarà sota la tensió de fase del generador, independentment de la diferència de càrregues entre les fases.

A continuació, es mostra un esquema vectorial d’una càrrega asimètrica. És fàcil veure en el diagrama que, a causa de la presència d’un fil neutre, el corrent en ell representa la suma geomètrica dels vectors corrents de cada fase, mentre que les tensions de fase no experimenten distorsió, cosa que certament s’hauria produït si no hi hagués hagut un fil neutre amb una càrrega asimètrica.

Si per algun motiu el fil neutre es trenca durant l’alimentació d’una càrrega desequilibrada, hi haurà una forta distorsió de les tensions i els corrents de la xarxa trifàsica, que pot provocar un accident.

La distorsió es produirà en aquest cas perquè els tres circuits de càrrega subministrats per la font trifàsica, juntament amb la resistència interna de la font, formen tres circuits de diferent impedància, la caiguda de tensió a cadascun dels quals serà diferent i el sistema de tensió de la xarxa trifàsica deixarà de ser simètric.Vegeu més informació aquí:Causes i conseqüències d'una ruptura de filferro zero a la xarxa

Comments

[#1 Nikolay]

És gairebé impossible crear la mateixa càrrega de fase. Segons dades experimentals, fins i tot a les xarxes de cable a Moscou i Sant Petersburg, on les entrades a grans edificis residencials són, per regla general, trifàsiques, les càrregues de fase difereixen un 20-25% o més, sobretot en cases amb fogons elèctrics.

Les càrregues desequilibrades provoquen un biaix neutre i desviacions addicionals de tensió en fases individuals de la xarxa en direccions diferents (positives i negatives). Tenint en compte que, per regla general, tots els mitjans reguladors de tensió afecten les tres fases de la xarxa elèctrica, per tal de garantir que les desviacions de tensió dels receptors de potència no superen els límits acceptables, cal centrar-se en les càrregues augmentades o en les pèrdues de tensió admissibles corresponent. .

La magnitud de l’asimetria es detecta per nombroses i llargues mesures en diversos punts de la xarxa i, després del processament matemàtic, s’introdueixen factors de correcció a les fórmules de càlcul, que després permeten calcular la pèrdua de tensió, com per a una xarxa amb càrrega de fase uniforme.

Sí, i amb una càrrega asimètrica, les desviacions de tensió de fase consisteixen en dos components: desviacions corresponents al mode de xarxa uniformement carregat i desviacions determinades per càrregues asimètriques.