Většina třífázových motorů a dalších zařízení bere v úvahu takový parametr, jako je rotace fáze. V praxi může nesoulad mezi tímto parametrem a výchozím nastavením vést k různým nouzovým situacím, nesprávné obsluze elektrických zařízení a zranění osob.

Co je to fázová rotace?

Fázovou sekvenci je třeba chápat jako sekvenci, ve které se zvyšuje napětí v každé z nich. Ve všech třífázových obvodech má napětí sinusovou křivku. V každém řádku se napětí liší o 120º od ostatních.

Napětí v třífázové síti

Rýže. 1. Napětí v třífázové síti

Jak můžete vidět na obrázku 1, kde a) ukazuje křivky napětí ve všech fázových vodičích, posunuté o 120º. Na sousedním obrázku b) je znázorněn vektorový diagram těchto napětí, oba obrázky ukazují rozdíl mezi fázovým a síťovým napětím.

Pokud vezmeme za základ, že U vychází z nulového bodu na obrázku a)A, pak je tato fáze první, na schématu b) je šipkami jasně znázorněno, že sekvence nárůstu napětí přechází z UA toběBa po něm do UC. To znamená, že se fáze střídají v pořadí A, B, C. Takové střídání je považováno za přímé.

Posloupnost fází vpřed a vzad

V třífázové síti se sled fází může lišit v závislosti na způsobech připojení k výkonovým transformátorům v rozvodnách, na pořadí zapínání vinutí generátoru, kvůli nesouladu kabelových přívodů a z jiných důvodů.

Sekvence vpřed a vzad

Obrázek 2: Sekvence vpřed a vzad

Vezměte prosím na vědomí, že barevné označení určuje pořadí v souladu s jejich pořadím v abecedě podle prvních písmen barvy:

  • Žlutá je první;
  • Zelená – druhá;
  • Červená je třetí.

Obrázek 2 ukazuje klasickou pozitivní sekvenci A – B – C (kde A je žlutá a je první, B je zelená a je druhá a C je červená a je třetí) a klasická obrácená sekvence C – B – A. Kromě nich však v praxi mohou existovat další možnosti, přímé: B – C – A, C – A – B a zpětné střídání: A – C – B, B – A – C. V souladu s tím v každém z ve výše uvedených příkladech bude sled fází začínat od prvního.

Proč je důležité pořadí fází?

Posloupnost střídání hraje významnou roli v těchto situacích:

  • Při paralelním běhu – řadu zařízení (transformátory, generátory a další elektrické stroje) lze zapojit paralelně pro zvýšení spolehlivosti systému nebo pro poskytnutí větší rezervy výkonu. Ale v případě nesprávného připojení v důsledku připojení opačných fází dojde ke zkratu.
  • Při připojení třífázového elektroměru – protože jeho činnost je založena na shodě fází s odpovídajícími svorkami zařízení, pokud není připojení správné, může dojít k poruše a samovolnému pohybu bez jakékoli zátěže. Kvůli čemu takové připojení elektroměru povede k tomu, že spotřebitel bude muset platit za kilowatty, které nespotřeboval.
  • Když je motor zapnutý – sled fází v síti určuje směr otáčení motoru pro elektrický stroj. Při absenci správného fázování se změní i směr pohybu prvků mechanicky spojených s rotorem. Z toho důvodu může dojít k narušení technologického procesu nebo ohrožení života personálu.
ČTĚTE VÍCE
Jak otestovat funkčnost elektrické vyhřívané podlahy bez termostatu?

Aby se předešlo negativním důsledkům fázové nevyváženosti a jiným nesouladům, v praxi se provádí kontrola střídání a nastavuje se ochrana.

Jak to zkontroluji?

Ověření lze provést několika způsoby. Vhodnost výběru jedné nebo druhé možnosti se provádí v závislosti na parametrech elektrické sítě a úkolech, které je třeba vyřešit. Takže střídání lze rozpoznat pomocí indikátoru fáze, megaohmmetru, multimetru nebo podle barvy izolace kabelu. Zvažte každou možnost podrobněji.

S pomocí indikátoru fáze

Podle principu činnosti lze indikátor fáze porovnat s běžným asynchronním motorem. Zvažte jako příklad nejběžnější model indikátoru fáze – FU-2.

Schéma činnosti FU-2

Obrázek 3: Schéma provozu FU-2

Jak můžete vidět na obrázku 3, indikátor sledu fází má tři vinutí, která jsou připojena ke stejným fázím v síti nebo zařízení. Mezi vinutími se nachází rotující rotor P, který pohání kotouč D indikátoru fáze.

V praxi po připojení příslušných vodičů ke svorkám indikátoru fáze pracovník stiskne tlačítko K, čímž se uzavře obvod vinutí. V závislosti na pořadí sledu fází se disk D začne otáčet ve směru nebo proti směru hodinových ručiček.

Na samotném zařízení je šipka ukazující přímé střídání. Pokud se při stisku tlačítka kotouč otáčí stejným směrem, jak ukazuje šipka, pak je toto třífázové zatížení v přímém střídání. Pokud se disk začne otáčet v opačném směru než je šipka, pak se sled fází obrátí. Nutno podotknout, že toto zařízení není schopno určit, která fáze je na kterém drátu, dokáže pouze určit pořadí jejich střídání.

S megaohmmetrem

Jako jedna z metod kontinuity vodičů je široce používáno zařízení pro měření odporu – megaohmmetr.

Kontinuita kabelu s megaohmmetrem

Rýže. 4: Průchodnost kabelu s megaohmmetrem

Podívejte se na obrázek 4, k implementaci takového schématu budete muset odpojit kabel od sítě a od spotřebitele. Současně jsou na jednom konci kabelu fáze střídavě spojeny se zemí Z, jako kovový plášť pancéřovaných kabelů. Na druhé straně je připojen megohmetr M, jehož jedna ze svorek je uzemněna a druhá je připojena postupně ke každé z fází. Na tom, kde megohmetr ukazuje nulový odpor, a bude jeden drát.

Na koncích stejnojmenného drátu je nainstalováno odpovídající označení. Nevýhodou tohoto způsobu vytáčení je velká pracnost. Protože každé jádro je postupně uzemněno, poté se provede kontrola. Zároveň musí být na obou koncích kabelu instalováni odpovědní pracovníci. Mezi nimi musí být zajištěna komunikace pro koordinaci akcí a zabránění napájení pracovníků napětím.

ČTĚTE VÍCE
K čemu jsou ty malé skleničky na stopce?

Podle barvy izolace žil

Pokud má jakékoli zařízení spojení s vícebarevnými vodiči, lze fázování zařízení provést podle barvy. Pro určení umístění stejnojmenných napětí určitých fází je nutné se dostat ke každému jádru kabelu. Pokud je na každém vodiči izolace různých barev, pak jejich porovnáním s místem připojení k transformátoru nebo rozvaděči můžete určit, kde se nachází která fáze.

Nevýhodou této metody je falešné barevné kódování, protože výrobce kabelu ne vždy poskytuje stejnou barvu pro každé jádro po celé délce drátu. Proto se stále doporučuje předem zavolat a označit.

S multimetrem

Pro tuto metodu se používá konvenční multimetr. Nejrelevantnější je v situacích, kdy je nutné zapojit dvě sousední zařízení do paralelního provozu a jejich sběrnice jsou umístěny poblíž.

fázování pomocí multimetru

Rýže. 5: fázování multimetru

Je nutné porovnat fázová napětí v sousedních vedeních, Obrázek 5 ukazuje příklad pro fáze A a A1. Spínací zařízení musí být otevřené. Před použitím multimetru se na něm nastaví třída napětí pro vedení, na kterém se bude měřit. Sondy se připojují na fázové svorky, přičemž jejich izolace musí zajišťovat ochranu před napětím a na ruce se nasazují dielektrické rukavice.

Pokud při připojení sond ke svorkám A – A1 zůstane šipka na nule, znamená to, že fáze jsou stejné. Pokud se šipka odchyluje o hodnotu lineárního napětí, měříte opačné fáze.

Interleaved Protection

V praxi se k ochraně elektrického zařízení před nesprávným střídáním používá relé pro řízení fáze. Toto relé je nakonfigurováno k ovládání motoru nebo jiného zařízení v jeho přímém spojení. Pokud v důsledku nějaké poruchy nebo nesprávného připojení dojde k narušení střídání, třífázové relé okamžitě vypne zařízení. Jeho práce je založena na analýze třífázových proudů a napětí a následné kontrole těchto parametrů.

Připojení může být provedeno přes proudové transformátory nebo přímo, v závislosti na modelu a napěťové třídě sítě. Taková ochrana našla široké uplatnění při připojování elektroměrů indukčního typu, elektrických strojů a dalších vysoce přesných zařízení.

Nejčastějším problémem, který generuje mnoho destruktivních důsledků, je fázová nerovnováha v třífázové síti (do 1,0 kV) s pevně uzemněným neutrálem. Takový jev může za určitých podmínek poškodit elektrické spotřebiče a ohrozit život. Vzhledem k závažnosti problému bude užitečné zjistit, jaká je nerovnováha proudů a napětí a také důvody jejího vzniku. To vám umožní zvolit nejoptimálnější strategii ochrany.

ČTĚTE VÍCE
Necháváte mezeru mezi sádrokartonem a stropem?

Co je fázový posun?

Tento termín se používá k popisu stavu sítě, ve kterém dochází k nerovnoměrnému zatížení mezi fázemi, což má za následek zešikmení. Pokud vytvoříte vektorový diagram ideální třífázové sítě, bude vypadat jako na obrázku níže.

Diagram napětí v ideálních třífázových sítích

Diagram napětí v ideálních třífázových sítích

Jak je vidět z obrázku, v tomto případě jsou jak lineární napětí (AB = BC = CA = 380,0 V), tak fázová napětí (AN = BN = CN = 220,0 V) stejná. Bohužel v praxi je dosažení takové ideální rovnosti nereálné. To znamená, že lineární napětí sítě se zpravidla shodují, zatímco ve fázových napětích existují rozdíly. V některých případech mohou překročit povolený limit, což povede k nouzové situaci.

Příklad zátěžového diagramu, když dojde k nesouososti

Příklad zátěžového diagramu, když dojde k nesouososti

Přípustné normy zkreslení hodnot

Protože v třífázových sítích není možné zabránit a zcela odstranit zkreslení, existují normy asymetrie, ve kterých jsou stanoveny přípustné odchylky. Za prvé, toto je GOST 13109 97, níže je výňatek z ní (bod 5.5), aby se předešlo nesrovnalostem v dokumentu.

Normy nesymetrie napětí GOST 13109-97

Normy nesymetrie napětí GOST 13109-97

Protože hlavní důvod fázové nevyváženosti přímo souvisí s nesprávným rozložením zátěže, existují normy pro jejich poměr, předepsané v SP 31 110. Výstřižek z této sady pravidel uvedeme také v originále.

Výstřižek z SP 31-110 (článek 9.5)

Výstřižek z SP 31-110 (článek 9.5)

Zde je třeba upřesnit terminologii. K popisu asymetrie se používají tři složky, a to přímá, nulová a zpětná posloupnost. První je považován za hlavní, určuje jmenovité napětí. Poslední dva lze považovat za rušení, které vedou k vytvoření odpovídajících EMF v zátěžových obvodech, které se neúčastní užitečné práce.

Příčiny fázové nesymetrie v třífázové síti

Jak bylo uvedeno výše, tento stav elektrické sítě je nejčastěji způsoben nerovnoměrným připojením zátěže k fázím a nulovým zlomem. Nejčastěji se to projevuje v sítích do 1 kV, což je spojeno se zvláštnostmi distribuce elektřiny mezi jednofázovými elektrickými přijímači.

Vinutí třífázových výkonových transformátorů jsou zapojena do hvězdy. Čtvrtý vodič je tažen ze spojení vinutí, nazývaný nulový nebo neutrální. Pokud se nulový vodič přeruší, dojde v síti k asymetrii napětí a šikmost bude přímo záviset na aktuálním zatížení. Příklad takové situace je uveden níže. V tomto případě RН jedná se o zatěžovací odpory, které mají stejnou hodnotu.

Fázová nerovnováha způsobená otevřeným neutrálem

Fázová nerovnováha způsobená otevřeným neutrálem

V tomto příkladu napětí na zátěži připojené k fázi A překročí normu a bude mít tendenci k lineárnímu a na fázi C klesne pod povolenou mez. K podobné situaci může vést nerovnováha zátěže nad stanovenou normu. V tomto případě se napětí na nedostatečně zatížených fázích zvýší a na přetížených klesne.

ČTĚTE VÍCE
Jaké jsou výhody a nevýhody zářivek oproti žárovkám?

Provoz sítě v režimu otevřené fáze také vede k nerovnováze napětí, kdy je fázový vodič zkratován k zemi. V nouzových situacích je povoleno provozovat síť v takovém režimu, aby poskytovala elektřinu spotřebitelům.

Na základě výše uvedeného můžeme uvést tři hlavní příčiny fázové nerovnováhy:

  1. Nerovnoměrné zatížení vedení třífázové sítě.
  2. Když je neutrál přerušený.
  3. V případě zkratu jednoho z fázových vodičů k zemi.

Nesymetrie v sítích vysokého napětí

Takový stav v síti 6,0-10,0 kV může být někdy způsoben zařízením k ní připojeným, jako typický příklad lze uvést obloukovou pec. Navzdory skutečnosti, že se nevztahuje na jednofázová zařízení, řízení proudu oblouku v něm probíhá fáze po fázi. Nesymetrické zkraty mohou vznikat i během procesu tavení. Vzhledem k tomu, že existují obloukové tavicí instalace napájené napětím 330,0 kV, lze konstatovat, že fázová nesymetrie je možná i v těchto sítích.

Ve vysokonapěťových sítích může být fázová nerovnováha způsobena konstrukčními vlastnostmi elektrického vedení, konkrétně různými odpory ve fázích. Pro nápravu situace se provádí transpozice fázových vedení, k tomu jsou instalovány speciální podpěry. Tyto drahé konstrukce nejsou zvláště odolné. Takové podpěry nejsou zvláště vyhledávány pro instalaci, raději obětují kvalitu elektřiny než spolehlivost elektrického vedení.

Nebezpečí a důsledky

Předpokládá se, že nejvýznamnější důsledky nevyváženosti jsou spojeny se špatnou kvalitou energie. To je jistě pravda, ale neměli bychom zapomínat ani na další negativní dopady. Patří mezi ně vznik cirkulujících proudů, způsobujících zvýšení spotřeby elektrické energie. V případě třífázového autonomního elektrického generátoru to vede i ke zvýšené spotřebě nafty nebo benzínu.

Při rovnoměrném zapojení zátěže by se geometrický součet procházejících proudů blížil nule. Když dojde ke zkreslení, zvýší se rázový proud a předpětí. Zvýšení prvního vede ke zvýšení ztrát, druhé – k nestabilnímu provozu domácích spotřebičů nebo jiných zařízení, provozu ochranných zařízení, rychlému opotřebení elektrické izolace atd.

Uvádíme, jaké důsledky lze očekávat, když se objeví zkreslení:

  1. Odchylka fázového napětí. V závislosti na rozložení zátěže jsou možné dvě možnosti:
  • Napětí je vyšší než jmenovité. V tomto případě je velmi pravděpodobné, že většina elektrických zařízení zapojených do domácích zásuvek selže. Při spuštění ochrany bude výsledek méně tragický.
  • Napětí klesne pod normál. Zvyšuje se zatížení elektromotorů, klesá výkon elektrických strojů, zvyšují se rozběhové proudy. Jsou pozorovány poruchy elektroniky, zařízení se mohou vypnout a nezapnout, dokud nebude korekce opravena.
  1. Spotřeba elektrické energie zařízení roste.
  2. Abnormální provoz elektrického zařízení vede ke snížení životnosti.
  3. Snížené technologické zdroje.

Nemělo by se zapomínat, že šikmost může představovat ohrožení života. Při překročení jmenovitého napětí není pravděpodobnost zkratu v elektroinstalaci velká, pokud není zchátralá a kabel je správně vybrán. V tomto případě jsou nebezpečnější elektrické spotřebiče připojené k síti. Když se objeví zešikmení, může dojít ke zkratu na krytu nebo se může vznítit elektrický spotřebič.

ČTĚTE VÍCE
Jaký je nejlepší způsob, jak umýt zavěšené stropy doma?

Ochrana proti fázové nesymetrii v třífázové síti

Nejjednodušším, ale přesto účinným způsobem, jak minimalizovat negativní důsledky výše popsané odchylky, je instalace relé fázového řízení. Vzhled takového zařízení a příklad jeho připojení (v tomto případě po třífázovém elektroměru) naleznete níže.

Fázové řídicí relé (A) a příklad jeho schéma zapojení (B)

Fázové řídicí relé (A) a příklad jeho schéma zapojení (B)

Tento třífázový stroj může mít následující funkce:

  1. K ovládání amplitudy elektrického proudu. Pokud parametr překročí nastavené meze, zátěž je odpojena od napájení. Rozsah odezvy zařízení lze zpravidla upravit podle vlastností sítě. Tato možnost je dostupná pro všechna zařízení tohoto typu.
  2. Kontrola sledu připojovacích fází. Pokud je střídání nesprávné, napájení se vypne. Tento typ ovládání může být důležitý pro určitá zařízení. Například při zapojování třífázových asynchronních elektrických strojů záleží na tom, jakým směrem se bude hřídel otáčet.
  3. Kontrola přerušení jednotlivých fází, pokud je zjištěno, zátěž je odpojena od sítě.
  4. Funkce hlídá stav sítě, jakmile se objeví zešikmení, spustí se.

Spolu s relé fázového řízení můžete použít třífázové stabilizátory napětí, s jejich pomocí můžete trochu zlepšit kvalitu elektřiny. Tato možnost však není účinná, protože taková zařízení sama o sobě mohou způsobit porušení symetrie, navíc dochází ke ztrátám na stabilizátorech.

Nejlepší způsob, jak vyvážit fáze, je použít pro tento účel speciální transformátor. Tato možnost fázového vyrovnání může přinést výsledky jak v případě nesprávné distribuce jednofázové zátěže na autonomní 3fázový generátor elektrické energie, tak ve vážnějším měřítku.

Ochrana v jednofázové síti

V tomto případě není možné ovlivnit vnější projevy napájecí soustavy, např. při přetížení fází nemohou spotřebitelé elektřiny situaci napravit. Jediné, co lze udělat, je zabezpečit elektrické zařízení instalací napěťového relé a jednofázového stabilizátoru.

Má smysl instalovat společné stabilizační zařízení pro celý byt či dům. V tomto případě je nutné vypočítat maximální zatížení, poté přidat rezervu 15-20%.To je rezerva do budoucna, protože v průběhu času se může zvýšit počet elektrických zařízení.

Ke stabilizátoru sítě není vůbec nutné připojovat všechna zařízení, některé typy zařízení (například elektrické pece nebo kotle) ​​lze připojit přímo k napěťovému relé (přes AB). To ušetří peníze, protože zařízení s nižší spotřebou jsou levnější.