Co je symetrické a asymetrické zatížení?

V normálně fungující třífázové síti jsou síťová napětí (napětí mezi každou dvojicí fázových vodičů) stejná ve velikosti a liší se ve fázi o 120 stupňů. Fázová napětí (napětí mezi jednotlivými fázovými vodiči a neutrálními vodiči) jsou tedy ve velikosti stejná a mají podobné fázové rozdíly.

Jak vyplývá z výše uvedeného, ​​fázové úhly mezi těmito napětími jsou si navzájem rovny. Tomu se říká "Symetrický třífázový systém napětí".

Pokud k takové síti připojíte symetrické zatížení, tj. Třífázové zatížení, při kterém jsou proudy každé fáze stejné velikosti a fáze, vytvoří takové zatížení symetrický systém proudů (se stejným fázovým úhlem mezi nimi). To je možné za předpokladu, že ve všech třech fázích zátěže jsou identické reaktivní a aktivní odpory, tj. Za = Zb = Zc.

Za těchto podmínek se tedy fázové proudy stanou stejné v velikosti a ve fázovém úhlu mezi nimi. Příklady symetrického zatížení: třífázový indukční motor, tři identické žárovky - každá ve své vlastní fázi, symetricky nabitý třífázový transformátor atd.

Uvažujme vektorový diagram proudů symetrického třífázového zatížení. Je snadné vidět, že geometrický součet vektorů tří fázových proudů zmizí. To znamená, že při symetrickém zatížení bude proud neutrálního vodiče nulový a prakticky není potřeba jej používat.

Pokud k této třífázové síti připojíte asymetrickou zátěž se symetrickým napěťovým systémem, tj. Zátěž, při které jsou složité odpory zátěže v každé fázi odlišné (Za ≠ Zb ≠ Zc), vytvoří zátěž soustavu proudů, které se budou lišit velikostí a ve směru (ve srovnání s aktuálním diagramem charakteristickým pro symetrické zatížení). Hodnoty těchto fázových proudů lze nalézt podle Ohmova zákona.

A pak geometrický součet proudů nezmizí, což znamená, že v neutrálním vodiči bude střídavý proud, takže v tomto případě je nutný neutrální vodič. Příklady asymetrických zátěží: žárovky různých výkonů ve třech fázích, asymetricky zatížené třífázové transformátory, zátěže s různými účiníky ve třech fázích atd.

Neutrální vodič v tomto případě zajistí zachování symetrie fázového napětí, přestože je zátěž asymetrická. Proto čtyřdrátová síť umožňuje začlenění jednofázových spotřebitelů různých kapacit a povahy impedance do různých fází. Obvod každé nabité fáze bude pod fázovým napětím generátoru, bez ohledu na rozdíl v zátěži mezi fázemi.

Zde je vektorový diagram asymetrického zatížení. V diagramu je snadno vidět, že v důsledku přítomnosti neutrálního drátu představuje proud v něm geometrický součet proudových vektorů každé fáze, zatímco fázová napětí nezpůsobují zkreslení, k čemuž by jistě došlo, kdyby neexistoval žádný neutrální vodič s asymetrickou zátěží.

Pokud z nějakého důvodu dojde k přerušení neutrálního drátu během napájení nevyvážené zátěže, dojde k prudkému zkreslení napětí a proudů třífázové sítě, což může vést k nehodě.

K tomuto zkreslení dojde v tomto případě, protože tři obvody zátěže dodávané třífázovým zdrojem, spolu s vnitřním odporem zdroje, tvoří tři obvody různé impedance, úbytek napětí na každém z nich bude odlišný a napěťový systém třífázové sítě přestane být symetrický.Více se o tom dozvíte zde:Příčiny a důsledky nulového přerušení vodiče v síti