В трехфазных электрических сетях напряжение должно равномерно распределяться по каждой фазе, с незначительными отклонениями в пределах допустимой нормы. При несоблюдении этого условия возникает перекос фаз в трехфазной сети, способный вызвать серьезные негативные последствия. В промышленности данное явление приводит к значительному снижению мощности электродвигателей, трансформаторов и другого оборудования.
В быту из-за перекоса возникают неисправности бытовой техники и прочих потребителей. Для того чтобы предотвратить подобные ситуации, необходимо хорошо разбираться в сути этого явления.
Причины возникновения
В качестве причины перекоса рассматриваются различные факторы, однако, по общему мнению, специалистов, чаще всего перекос возникает из-за неравномерного и неправильного распределения нагрузки в фазах внутренних электрических сетей. Это означает, что работа одной или двух фаз осуществляется с перегрузкой, а другие фазы в это время находятся под значительно меньшей нагрузкой.
Нередки случаи, когда однофазные потребители оказываются на одной фазе. В результате, причиной перекоса становится большое количество бытовой техники, включенной одновременно. Основными признаками подобного явления считается заметное падение мощности электрических приборов, а иногда их работа вообще прекращается. Обычные лампы накаливания начинают гореть очень тускло, а у люминесцентных ламп начинается мерцание.
Главная опасность таких ситуаций заключается в некорректной работе бытовых приборов и оборудования. Больше всего страдают электродвигатели, установленные во многих устройствах. В некоторых случаях причиной перекоса является обрыв фазы, вызывающий значительное увеличение токов в других фазах. Такой режим работы приводит к перегрузкам оборудования и считается аварийным.
Кроме того, перекос может возникнуть в результате короткого замыкания фазы и нулевого провода. В такой ситуации автоматический выключатель выходит из строя, а между нулем и остальными фазами резко увеличивается напряжение.
Защита и устранение
Для того чтобы предотвратить возникновение перекоса и обеспечить нормальную эксплуатацию трехфазной сети, необходимо привести напряжение на каждой фазе в соответствие с номиналом. Это можно сделать с помощью специальных приборов и устройств, например, используя стабилизатор напряжения. Как правило, это трехфазное устройство, состоящее из трех однофазных приборов, используемое в условиях промышленного производства. Тем не менее, стабилизаторы не способны устранять перекосы, они лишь выравнивают напряжение в каждой фазе.
Иногда они сами становятся причиной неравномерного распределения электроэнергии. Поэтому для борьбы с перекосами разработаны специальные технологии, способные выровнять напряжение между фазами. Среди них наибольшее распространение получили:
- Использование автоматических устройств, выравнивающих нагрузки.
- Проектирование электроснабжения на объекте с учетом предполагаемых нагрузок. Эффективное устранение перекоса фаз в трехфазной сети возможно путем тщательного планирования мощностей и расчетов возможных нагрузок с учетом их правильного распределения по фазам.
- Возможность изменения электрических схем с учетом добавленных мощностей потребителей.
- Подключение специальных устройств, контролирующих фазное напряжение и отключающих питание в случае перекоса.
В процессе эксплуатации нередко приходится измерять перекос фаз в трехфазной сети. Для этого используются специальные тестеры и по итогам измерений однофазные нагрузки перебрасываются с перегруженных фаз на менее загруженные. Ток на каждой фазе должен тщательно измеряться, чтобы при перераспределении токи каждой фазы были примерно одинаковые.
Существуют нормативы, определяющие допустимый перекос и нормы несимметрии. Так, разница нагрузок в вводно-распределительных устройствах между фазами не должна превышать 15%, а в распределительных щитах 30%.
Использование симметрирующего трансформатора
Одним из наиболее эффективных средств предотвращения перекоса фаз считается симметрирующий трансформатор, способный поддерживать установленное значение фазного напряжения. Он производит выравнивание не на отдельной фазе, а обеспечивает симметрию всех имеющихся фаз. То есть, выравнивается вся трехфазная сеть.
Это высокотехнологичное устройство работает даже при 100-процентных перекосах напряжения и устраняет их в самом широком диапазоне, независимо от причин возникновения. Прибор равномерно распределяет потребителей между фазами, поддерживает заданное значение напряжения. Преобразует токи трехфазных сетей под конкретные условия эксплуатации, выполняет ряд других важных функций.
Последствия
Всем известно, что перекосы фаз могут вызвать серьезные негативные последствия для трехфазной сети. Заметно увеличивается энергопотребление, электроприборы и оборудование начинает работать неправильно, в их работе происходят сбои, отключения, отказы, перегорают предохранители, изнашивается изоляция. В трехфазных автономных источниках под влиянием неравномерной загрузки фаз возникают механические повреждения подшипников вала и подшипниковых щитов генератора вместе с приводным двигателем.
Все негативные последствия получают довольно широкое распространение и охватывают многие сферы деятельности:
- Все электроприемники, в том числе приборы, оборудование и другие в значительной степени подвержены повреждениям, отказам, увеличенному износу, снижению сроков эксплуатации.
- Источники электроэнергии генераторы также попадают под воздействие перекоса. У них резко возрастает расход топлива и масла, жидкости в системе охлаждения. Повреждается генератор, увеличивается потребление электричества из общей сети.
- Для потребителей становится опасен электротравматизм, возгорание проводки или приборов. Возрастают расходы, связанные с необходимостью ликвидации негативных последствий.