10. Деякі особливості трифазних кіл щодо симетричних складових.

1. Оскільки струм нейтрального проводу є сумою лінійних струмів, то він дорівнює потроєному значенню струму нульової послідовності системи лінійних струмів (Рис. 41).

2. Через те, що сума лінійних напруг дорівнює нулю, система лінійних напруг не містить складових нульової послідовності.

3. Симетричні складові прямої та зворотної послідовностей фазних напруг споживача, з’єднаного зіркою, однозначно зв’язані з відповідними симет-ричними складовими підведених до нього лінійних напруг. Звідси виходить, що фазні напруги різних споживачів, з’єднаних зіркою, при одних і тих же лінійних напругах мають однакові симетричні складові прямої та зворотної послідовностей і можуть відрізнятись одна від одної тільки за рахунок си-метричних складових нульової послідовності.

Якщо у разі несиметричного режиму струм в одній або в двох фазах відсутній, то сума симетричних складових струмів у цих фазах дорівнює нулю. Пояснимо це на прикладах.

У схемі, показаній на Рис. 42, фази В і С розімкнені,

За формулами для симетричних складових знаходимо:

На Рис. 43 побудовані векторні діаграми для систем симетричних складових струмів всіх трьох фаз та струм фази А –

На діаграмі показана геометрична сума векторів симетричних складо-вих струмів:

У схемі Рис. 44 струми .

За формулами для симетричних складових знаходимо:

На Рис. 45 побудовані векторні діаграми для прямої та зворотної систем симетричних складових струмів. На діаграмі показана геометрична сума век-торів симетричних складових струмів:

Симетричні складові струмів та напруг не тільки можна розрахувати, а і виміряти за допомогою спеціальних вимірювальних схем – фільтрів симет-ричних складових струмів і напруг. Ці фільтри широко застосовуються в системах захисту електроенергетичних мереж. На Рис.46, а показана схема фільтра напруги зворотної послідовності.

Співвідношення між параметрами опорів розраховується так, щоб напруга між точками N i M дорівнювала нулю, коли система лінійних напруг симет-рична. Як видно із топографічної діаграми Рис.46, б точки N i M знаходяться на перетині активних складових лінійних напруг . Переконайтеся само-стійно, що це можливо при такому співвідношенні між параметрами опорів фільтра:

11. Опори прямої, зворотної та нульової послідовностей у симет-ричному трифазному колі.

Якщо на симетричне трифазне навантаження (Рис. 47, а) діє несиметрична трифазна система ЕРС (Рис. 47, б) то розрахунок струмів у фазах ведеться по різному у залежності від того, статичне чи динамічне навантаження розгля-дається.

Задана несиметрична система розкладається на симетричні системи – нульову, пряму та зворотну послідовності фаз (Рис. 47, в, г, д).

Для статичного навантаження розрахунки ведуть методом накладання для кожної симетричної складової. Опори для прямої , зворотної та нульової послідовностей - це відношення напруги відповідної послідовності до струму цієї послідовності – враховуються, як елементи еквівалентних схем для кожної з послідовностей.

Опір у нейтральному проводі не впливає на симетричні системи струмів прямої та зворотної послідовностей, тому у схемах для цих послідовностей він не фігурує.

У разі статичного навантаження, опір прямої і зворотної послідовностей чергування фаз однаковий: .

Еквівалентні схеми для прямої (Рис. 48) і зворотної (Рис. 49) послі-довностей мають однаковий вигляд:

Для нульової послідовності струм у нейтральному проводі

фазна напруга нульової послідовності ,

звідки струм нульової послідовності

Тому еквівалентна схема для нульової послідовності має вигляд (Рис. 50):

Можна вважати, що – опір для нульової послідовності.

Струми фаз:

Для ліній електропередачі (статичний режим) –

Для динамічного навантаження (електричні машини) методика розрахунку аналогічна, тобто складається розрахункова схема для кожної із симетричних складових для фази А. Тільки в цьому випадку комплексні опори динамічного навантаження (двигуни) істотно відрізняються для кожної із симетричних складових. Це можна пояснити на прикладі асинхронного двигуна. При нормальному режимі роботи напрям обертання ротора співпадає з напрямом обертального поля, створеного струмами прямої послідовності, а частота його обертання менша, приблизно на 1,5 – 4%. Струми зворотної послідовності створюють своє магнітне поле , яке обертається у протилежному напрямі. Тому, при однакових значеннях прикладених симетричних напруг прямої і зворотної послідовностей і при незмінних частоті і напрямі обертання ротора струми зворотної послідовності більші від струмів прямої послідовності. Тобто опір двигуна для струмів зворотної послідовності менше опору для струмів зворотної послідовності: .

Струми нульової послідовності не зміщені у часі, а тому не створюють обертального магнітного поля. Умови для проходження струмів нульової послідовності у двигуні відрізняються від умов для проходження струмів прямої та зворотної послідовностей, тому .