Ce este sarcina simetrică și asimetrică?

Într-o rețea trifazată care funcționează normal, tensiunile liniare (tensiuni între fiecare pereche de conductori de fază) sunt egale ca mărime și diferă în fază cu 120 de grade. În consecință, tensiunile de fază (tensiunile între fiecare conductor de fază și conductorul neutru) sunt egale ca mărime și au diferențe de fază similare.

După cum rezultă din cele de mai sus, unghiurile de fază dintre aceste tensiuni sunt egale între ele. Aceasta se numește "Sistem de tensiune trifazic simetric".

Dacă conectați o sarcină simetrică la o astfel de rețea, adică o sarcină trifazică la care curenții fiecărei faze sunt egali ca mărime și fază, atunci o astfel de încărcare va crea un sistem simetric de curenți (cu același unghi de fază între ei). Acest lucru este posibil, cu condiția ca în toate cele trei faze ale sarcinii să existe rezistențe reactive și active identice, adică Za = Zb = Zc.

Prin urmare, curenții de fază se dovedesc a fi egali ca mărime și în unghiul de fază între aceștia în aceste condiții. Exemple de încărcări simetrice: un motor de inducție trifazat, trei lămpi incandescente identice - fiecare în faza proprie, un transformator trifazic încărcat simetric etc.

Luați în considerare o diagramă vectorială a curenților unei sarcini simetrice trifazate. Este ușor de observat aici că s-a dispărut suma geometrică a vectorilor curenților cu trei faze. Aceasta înseamnă că, cu o sarcină simetrică, curentul conductorului neutru va fi zero și practic nu este nevoie să-l folosească.

Dacă conectați o sarcină asimetrică la această rețea trifazată cu un sistem de tensiune simetric, adică o sarcină la care rezistențele de sarcină complexe în fiecare fază sunt diferite (Za ≠ Zb ≠ Zc), atunci sarcina va crea un sistem de curenți care vor diferi în dimensiune și în direcție (comparativ cu diagrama actuală caracteristică unei sarcini simetrice). Valorile acestor curenți de fază pot fi găsite în conformitate cu legea lui Ohm.

Și atunci suma geometrică a curenților nu se va transforma la zero, ceea ce înseamnă că un conductor alternativ va avea loc în conductorul neutru, deci un conductor neutru este necesar în acest caz. Exemple de încărcări asimetrice: lămpi incandescente de capacități diferite în trei faze, transformator trifazic încărcat asimetric, sarcini cu factori de putere diferiți în trei faze etc.

Firul neutru în acest caz va asigura conservarea simetriei tensiunii de fază, în ciuda faptului că sarcina este asimetrică. De aceea, o rețea cu patru fire permite includerea consumatorilor monofazici cu capacități diferite și natura impedanței în diferite faze. Circuitul fiecărei faze încărcate va fi sub tensiunea de fază a generatorului, indiferent de diferența de sarcini între faze.

Iată o diagramă vectorială a unei sarcini asimetrice. Este ușor de observat în diagramă că, datorită prezenței unui fir neutru, curentul din ea reprezintă suma geometrică a vectorilor de curent ai fiecărei faze, în timp ce tensiunile de fază nu prezintă o denaturare, ceea ce ar fi apărut cu siguranță dacă nu ar fi existat un fir neutru cu o sarcină asimetrică.

Dacă din anumite motive, firul neutru se rupe în timpul alimentării unei sarcini dezechilibrate, atunci va exista o distorsiune accentuată a tensiunilor și a curenților rețelei trifazate, ceea ce poate duce la un accident.

Distorsiunea se va întâmpla în acest caz, deoarece cele trei circuite de încărcare furnizate de sursa trifazată, împreună cu rezistența internă a sursei, formează trei circuite cu impedanță diferită, căderea de tensiune la fiecare dintre acestea va fi diferită și sistemul de tensiune al rețelei trifazate va înceta, prin urmare, să fie simetric.Vezi mai multe despre asta aici:Cauzele și consecințele unei sârme zero rupte în rețea