Cos'è il carico simmetrico e asimmetrico?

In una rete trifase normalmente funzionante, le tensioni lineari (tensioni tra ciascuna coppia di conduttori di fase) sono uguali in grandezza e differiscono in fase di 120 gradi. Di conseguenza, le tensioni di fase (tensioni tra ciascun conduttore di fase e il conduttore neutro) sono uguali in grandezza e presentano differenze di fase simili.

Come segue da quanto sopra, gli angoli di fase tra queste tensioni sono uguali tra loro. Questo si chiama "Sistema di tensione trifase simmetrica".

Se si collega un carico simmetrico a tale rete, ovvero un carico trifase in cui le correnti di ciascuna fase sono uguali in grandezza e fase, un tale carico creerà un sistema simmetrico di correnti (con lo stesso angolo di fase tra di loro). Ciò è possibile a condizione che in tutte e tre le fasi del carico vi siano identiche resistenze reattive e attive, ovvero Za = Zb = Zc.

Pertanto, le correnti di fase risultano essere uguali in grandezza e nell'angolo di fase tra loro in queste condizioni. Esempi di carichi simmetrici: un motore asincrono trifase, tre lampade a incandescenza identiche - ognuna nella propria fase, un trasformatore trifase caricato simmetricamente, ecc.

Considera un diagramma vettoriale delle correnti di un carico trifase simmetrico. È facile vedere qui che la somma geometrica dei vettori delle correnti trifase svanisce. Ciò significa che con un carico simmetrico, la corrente del conduttore neutro sarà zero e praticamente non è necessario usarlo.

Se si collega un carico asimmetrico a questa rete trifase con un sistema di tensione simmetrica, ovvero un carico in cui le resistenze di carico complesse in ciascuna fase sono diverse (Za ≠ Zb ≠ Zc), il carico creerà un sistema di correnti che differiranno per dimensioni e in direzione (rispetto all'attuale diagramma caratteristico di un carico simmetrico). I valori di queste correnti di fase possono essere trovati secondo la legge di Ohm.

E quindi la somma geometrica delle correnti non si spegnerà a zero, il che significa che una corrente alternata avrà luogo nel conduttore neutro, quindi in questo caso è necessario un conduttore neutro. Esempi di carichi asimmetrici: lampade a incandescenza di diverse capacità in tre fasi, trasformatore trifase caricato asimmetricamente, carichi con diversi fattori di potenza in tre fasi, ecc.

Il filo neutro in questo caso garantirà la conservazione della simmetria della tensione di fase nonostante il carico sia asimmetrico. Ecco perché una rete a quattro fili consente l'inclusione di consumatori monofase di diverse capacità e la natura dell'impedenza in diverse fasi. Il circuito di ciascuna fase caricata sarà sotto la tensione di fase del generatore, indipendentemente dalla differenza di carico tra le fasi.

Ecco un diagramma vettoriale di un carico asimmetrico. È facile vedere nel diagramma che, a causa della presenza di un filo neutro, la corrente in esso rappresenta la somma geometrica dei vettori di corrente di ogni fase, mentre le tensioni di fase non subiscono distorsioni, che sarebbero sicuramente sorte se non ci fosse stato un filo neutro con un carico asimmetrico.

Se per qualche motivo il filo neutro si rompe durante l'alimentazione di un carico sbilanciato, si verificherà una forte distorsione delle tensioni e delle correnti della rete trifase, che può causare un incidente.

La distorsione accadrà in questo caso perché i tre circuiti di carico forniti dalla sorgente trifase, insieme alla resistenza interna della sorgente, formano tre circuiti di diversa impedenza, la caduta di tensione in ciascuno dei quali sarà diversa e il sistema di tensione della rete trifase cesserà quindi di essere simmetrico.Vedi di più qui:Cause e conseguenze di una rottura del filo zero nella rete

Comments

[#1 Nicholas]

È quasi impossibile creare lo stesso carico di fase. Secondo dati sperimentali, anche nelle reti via cavo a Mosca e San Pietroburgo, dove gli ingressi ai grandi edifici residenziali sono, di norma, trifase, i carichi di fase differiscono del 20-25% o più, specialmente nelle case con stufe elettriche.

Carichi sbilanciati causano una polarizzazione neutra e ulteriori deviazioni di tensione nelle singole fasi della rete in direzioni diverse (positive e negative). Tenendo presente che tutti i mezzi di regolazione della tensione, di regola, influenzano tutte e tre le fasi della rete elettrica, al fine di garantire che le deviazioni di tensione dai ricevitori di potenza non vadano oltre i limiti consentiti, è necessario concentrarsi su carichi aumentati di conseguenza o perdite di tensione consentite di conseguenza ridotte .

L'entità dell'asimmetria viene rilevata da numerose e lunghe misurazioni in vari punti della rete e, dopo l'elaborazione matematica, vengono introdotti fattori di correzione nelle formule di calcolo, che consentono quindi di calcolare la perdita di tensione, come per una rete con un carico di fase uniforme.

Sì, e con un carico asimmetrico, le deviazioni della tensione di fase sono costituite da due componenti: deviazioni corrispondenti alla modalità di rete caricata uniformemente e deviazioni determinate da carichi asimmetrici.