Posts Tagged ‘consum dezechilibrat’

Influenta sarcinii dezechilibrate asupra valorii supratensiunilor de frecventa industriala.

19/07/2017

Analiza incarcarii conductorului de nul, legat la priza de pamant, in ipoteza de consum echilibrat respectiv de consum dezechilibrat

Dupa cum se observa in figura 1 potentialul nulului legat la priza de pamant are valoarea zero. In triunghiul tensiunilor ΔRST varfurile sunt reprezentate de potentialul conductoarelor de faza. Pe suprafata triungiului tensiunilor avem puncte/valori ale potentialului pe care le poate lua nulul comun.

In cazul in care nulul comun este legat la priza de pamant, potentialul sau are valoarea zero, fiind pozitionat in centru de greutate al triunghiului echilateral ΔRST al tensiunilor.

In aceste conditii tensiunile de faza (masurate intre conductoarele active si conductorul de nul) au valori efective sensibil egale URO=UTO=USO si de regula in plaja normata Un+/-10% (230V +/-10%).

Alaturat de triunghiului tensiunilor ΔRST avem schema monofilara simplificata in care consumatorii monofazati de pe fiecare faza sunt reprezentati prin impedantele echivalente Z1, Z2 si Z3 care au ca punct comun nulul de lucru al instalatiei.

! puteti da clik pe figura si se deschide separat mai lizibil

Valoarea curentului pe nul reflecta gradul de dezechilibru al sarcinii

 

In figura 2 se demonstreaza afirmatia din titlul sectiunii: valoarea curentului pe nul reflecta  gradul de dezechilibru al sarcinii.

Analiza efectelor intreruperii legaturii nulului  la priza de pamant:

Consecinte:

  1. Devin importante valorile impedantelor racordate pe fiecare faza (in fapt intre fiecare faza si nulul comun, care in acest caz nu mai este legat la priza de pamant). Tensiunile  URO, UTO, USO care pot fi masurate la bornele receptoarelor monofazate sunt direct proportionale impedantele Z1, Z2, si Z3 ale consumatorilor monofazati (puterile consumatorilor monofazati) si respectiv cu diferenta dintre acestea/gradul de dezechilibru al sarcinii.
  2. Nulul retelei interioare nu mai are potential 0 (zero) fix. Va avea un potential variabil  ca o consecinta a raportului dintre impedantele monofazate racordate la fazele retelei interioare si respectiv la nulul comun.

Atentie ! O impedanta este echivalent cu un receptor electric monofazat respectiv cu puterea acestuia!

Grafic, in triunghiul tensiunilor, nulul poate ocupa orice pozitie.

Vom trata in continuare, 3 cazuri:

  1. Cazul ideal in care Z1= Z2= Z3 => incarcare echilibrata => acelasi numar / tip de receptoare monofazate / aceeasi putere nominala legate pe fiecare faza a circuitului trifazat, respectiv intre fiecare faza (R,S,T) si nulul comun.
  2. Exista receptoare pe fiecare faza (R,S,T) cu valori diferite ale impedantelor (numar, tip si puteri diferite) => cazul general de incarcari dezechilibrate.
  3. Un caz particular de incarcare dezechilibrata, in care avem consumatori racordati doar pe fazele R si S cu impedante diferite.

Cazul 1. Este un caz ideal care poate fi intalnit cu precadere in retelele trifazate care alimenteaza doar receptoare electrice trifazate  

Ipoteze:  Nu exista legatura nulului la priza de pamant & Incarcare echilibrata Z1=Z2=Z3=Z

  • Nulul ramane cu potential zero
  • Nul in centru de greutate al triunghiului tensiunilor
  • URO=UTO=USO= 230 V ±10%

 Cazul 2.  

Ipoteze: Nu exista legatura nulului la priza de pamant & incarcare dezechilibrata Z1≠Z2≠Z3

In acest caz conductorul de nul va avea un potential diferit de zero care „se va misca” pe suprafata triunghiului tensiunilor corelat cu schimbarea raportului dintre impedantele monofazate racordate la fazele R, S, T ale instalatiei respective

In figura 4 prezentam grafic, pentru exemplificare, doua pozitii ale potentialului nulului comun. Se observa ca tensiunile de faza URO, UTO, USO au valori diferite in cele doua exemple.

La anumite grade de dezechilibru unele din receptoarele racordate la fazele circuitului trifazat pot avea la borne tensiuni de frecventa industriala mai mari decat tensiunea lor nominala (mai mari de 230V +/- 10%)

Cazul 3

Ipoteze: Nu exista legatura nulului la priza de pamant & caz particular de incarcare dezechilibrata Z1≠Z2, Z3=0 (consumatori monofazati racordati numai la fazele R si S)

Receptoarele de pe fazele R si S „impart” tensiunea de 400 V

Caz particular teoretic

Ipoteze: Z1 >> Z& legatura nulului la priza de pamant este intrerupta

Z1 >> ZRezulta ca      UR nul tinde catre 400 V  iar     US nul tinde catre  0 V (zero)

In realitate, acest caz nu exista, dar ne permite sa trecem sa vedem cum s-ar putea obtine un set „oarecare” de valori  particulare ale tensiunilor de faza care ar putea aparea intr-un deranjament cu rupere de conductor de nul:

UR nul = 370 V si US nul = 30 V  (UR nul + US nul = intotdeauna cu 400 V)

Identificarea conditiilor in care in instalatia interioara unele receptoare monofazate pot avea la borne tensiunea de 370V

Tensiunea de 370 V am gasit-o invocata ca supratensiunie in mai multe documente emise de unele unitati de service receptoare electrice „arse”, ca supratensiune responsabila de deteriorarea echipamentelor electrice.

Pentru demonstratie, trecem prin cateva rapoarte intermediare intre Z1 si Z2

a) Z1/Z2=2

  • Avem 3 receptoare monofazate identice:
  • Un receptor este racordat la faza R
  • Doua receptoare racordate la faza S

b) Z1/Z2=4

  • Avem 5 receptoare monofazate identice:
  • Pe faza R avem 1 receptor
  • Pe faza S avem 4 receptoare

c) URnul  = 370V, determinarea raportului Z1/Z2

Pentru cazul tinta, in care unii  consumatori monofazati pot fi  alimentati cu 370 V, determinam raportul intre ZR (Z1) si ZS (Z2)

 

Ne reaminim ca am plecat de la ipoteza ca avem receptoare identice => ca pe faza R avem racordat 1 receptor monofazat iar pe faza S avem racordate 12 receptoroare monofazate in paralel=> consum puternic dezechilibrat.

De exemplu, faza R avem, 1 receptor de 2 kW => Faza S avem 12 receptoare adica 24 kW

De aici tragem concluzia, ca prin nul (portiunea comuna) circula in acest caz o putere de 26 kW (2 + 24 kW) in conditiile in care daca am avea consum echilibrat , consumul prin nul ar fi fost 0 (zero). Daca ar fi existat legatura nulului comun la priza de pamant, prin respectiva legatura ar fi circulat 26 kW, o putere foarte mare, care genereaza suprasolicitari ale legaturilor electrice.

Observatie importanta:

In cazul intreruperii nulului, ca sa existe consum, trebuie sa avem consumatori racordati pe cel putin 2 faze, conform figurii urmatoare:

Desi receptorul Z1 este sub tensiune, la borna A, datorita celor 3 intreruperi marcate pe schema, nu poate trece curent prin acest receptor.

Va recomand sa cititi pe blog:

Intreruperea nulului in LEA jt genereaza supratensiuni

Compatibilitatea instalatiilor electrice interioare cu retelele electrice de distributie publica in reglementarile ANRE

Impact of Floating Neutral in Power Distribution

Supratensiunile atmosferice in viziunea lui Klaxxi

Blocurile de masura si protectie nu se pot proteja nici pe ele la supratensiuni atmosferice

Protectia la supratensiuni moft sau necesitate

– Supratensiunile atmosferice o prezentare agreabila pentru aprofundarea subiectului