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Was ist symmetrische und asymmetrische Last?

 

In einem normal funktionierenden Dreiphasennetz sind die linearen Spannungen (Spannungen zwischen jedem Phasenleiterpaar) gleich groß und unterscheiden sich in der Phase um 120 Grad. Dementsprechend sind die Phasenspannungen (Spannungen zwischen jedem Phasenleiter und dem Neutralleiter) gleich groß und weisen ähnliche Phasendifferenzen auf.

Wie aus dem Obigen folgt, sind die Phasenwinkel zwischen diesen Spannungen gleich. Dies nennt man "Symmetrisches Dreiphasenspannungssystem".

Wenn Sie eine symmetrische Last an ein solches Netzwerk anschließen, dh eine dreiphasige Last, bei der die Ströme jeder Phase in Größe und Phase gleich sind, erzeugt eine solche Last ein symmetrisches Stromsystem (mit demselben Phasenwinkel zwischen ihnen). Dies ist möglich, sofern in allen drei Phasen der Last identische reaktive und aktive Widerstände vorhanden sind, dh Za = Zb = Zc.

Daher erweisen sich die Phasenströme unter diesen Bedingungen als gleich groß und im Phasenwinkel zwischen ihnen. Beispiele für symmetrische Lasten: ein Drehstrom-Induktionsmotor, drei identische Glühlampen - jede in ihrer eigenen Phase, ein symmetrisch belasteter Drehstromtransformator usw.

Dreiphasen-Stromzähler

Betrachten Sie ein Vektordiagramm der Ströme einer symmetrischen dreiphasigen Last. Hier ist leicht zu erkennen, dass die geometrische Summe der Vektoren der drei Phasenströme verschwindet. Dies bedeutet, dass bei einer symmetrischen Last der Strom des Neutralleiters Null ist und praktisch nicht verwendet werden muss.

Wenn Sie eine asymmetrische Last mit einem symmetrischen Spannungssystem an dieses dreiphasige Netzwerk anschließen, dh eine Last, bei der die komplexen Lastwiderstände in jeder Phase unterschiedlich sind (Za ≠ Zb ≠ Zc), erzeugt die Last ein System von Strömen, die sich in Größe und Größe unterscheiden in Richtung (im Vergleich zum Stromdiagramm einer symmetrischen Last). Die Werte dieser Phasenströme können nach dem Ohmschen Gesetz ermittelt werden.

Vektordiagramm für symmetrische Belastung

Und dann wird die geometrische Summe der Ströme nicht auf Null gesetzt, was bedeutet, dass im Neutralleiter ein Wechselstrom stattfindet, sodass in diesem Fall ein Neutralleiter erforderlich ist. Beispiele für asymmetrische Lasten: Glühlampen mit unterschiedlicher Kapazität in drei Phasen, asymmetrisch belasteter Dreiphasentransformator, Lasten mit unterschiedlichen Leistungsfaktoren in drei Phasen usw.

Der Neutralleiter gewährleistet in diesem Fall die Erhaltung der Phasenspannungssymmetrie, obwohl die Last asymmetrisch ist. Aus diesem Grund ermöglicht ein Vierdrahtnetz die Einbeziehung von einphasigen Verbrauchern mit unterschiedlichen Kapazitäten und der Art der Impedanz in verschiedenen Phasen. Der Stromkreis jeder geladenen Phase befindet sich unabhängig von der Lastdifferenz zwischen den Phasen unter der Phasenspannung des Generators.

Single-Ended-Lastvektordiagramm

Hier ist ein Vektordiagramm einer asymmetrischen Last. In dem Diagramm ist leicht zu erkennen, dass aufgrund des Vorhandenseins eines neutralen Drahtes der darin enthaltene Strom die geometrische Summe der Stromvektoren jeder Phase darstellt, während die Phasenspannungen keine Verzerrung erfahren, die sicherlich entstanden wäre, wenn es keinen neutralen Draht mit asymmetrischer Last gegeben hätte.

Wenn aus irgendeinem Grund der Neutralleiter während der Versorgung einer unsymmetrischen Last reißt, kommt es zu einer starken Verzerrung der Spannungen und Ströme des dreiphasigen Netzes, was zu einem Unfall führen kann.

Die Verzerrung tritt in diesem Fall auf, weil die drei von der Dreiphasenquelle versorgten Lastkreise zusammen mit dem Innenwiderstand der Quelle drei Kreise unterschiedlicher Impedanz bilden, deren Spannungsabfall jeweils unterschiedlich ist und das Spannungssystem des Dreiphasennetzes daher nicht mehr symmetrisch ist.Mehr dazu hier:Ursachen und Folgen eines Kabelbruches im Netz

Siehe auch auf i.electricianexp.com:

  • Dreiphasen-Stromversorgungssystem
  • Warum wird der Neutralleiter erhitzt?
  • Null Zeilenumbruchschutz
  • Gemeinsamer Neutralleiter in der Schalttafel gebrochen: Überspannungsgefahr ...
  • Warum öffnet der Schalter die Phase, nicht die Null?

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    Kommentare:

    # 1 schrieb: Nikolay | [Zitat]

     
     

    Es ist fast unmöglich, die gleiche Phasenlast zu erzeugen. Experimentellen Daten zufolge unterscheiden sich die Phasenlasten selbst in Kabelnetzen in Moskau und St. Petersburg, in denen die Eingänge zu großen Wohngebäuden in der Regel dreiphasig sind, um 20-25% oder mehr, insbesondere in Häusern mit Elektroherden.

    Unausgeglichene Lasten verursachen eine neutrale Vorspannung und zusätzliche Spannungsabweichungen in einzelnen Phasen des Netzwerks in verschiedenen (positiven und negativen) Richtungen. Wenn man bedenkt, dass alle Spannungsregelungsmittel in der Regel alle drei Phasen des Stromnetzes betreffen, um Spannungsabweichungen von den Leistungsempfängern nicht über die zulässigen Grenzen hinaus zu erreichen, muss man sich entweder auf entsprechend erhöhte Lasten oder entsprechend reduzierte zulässige Spannungsverluste konzentrieren .

    Die Größe der Asymmetrie wird durch zahlreiche und langwierige Messungen an verschiedenen Punkten des Netzwerks erfasst, und nach der mathematischen Verarbeitung werden Korrekturfaktoren in die Berechnungsformeln eingeführt, die dann die Berechnung des Spannungsverlusts wie bei einem Netzwerk mit einer gleichmäßigen Phasenlast ermöglichen.

    Ja, und bei einer asymmetrischen Last bestehen Phasenspannungsabweichungen aus zwei Komponenten - Abweichungen, die dem gleichmäßig geladenen Netzwerkmodus entsprechen, und Abweichungen, die durch asymmetrische Lasten bestimmt werden.