Перекос фаз: определение, причины его возникновения и способы защиты
В однофазном режиме значение напряжения должно составлять 220 вольт, а при трёхфазном — 380 вольт. Но в реальности эти числа практически не встречаются.
Поэтому проверив значение напряжения в розетке, можно наглядно убедиться в существовании перекоса фаз.
Чтобы приблизить значение напряжения к стандартным значениям, необходимо понимать, что подразумевается под словосочетанием «перекос фаз», его причинами и возможными способами устранения.
- Суть понятия
- Причины возникновения
- Способы защиты
- Последствия перекоса
Фаза — это электрическая цепь с некоторым значением синусоидальной электродвижущей силы.
Трёхфазная цепь, в свою очередь, состоит из трёх электрических цепей, которые владеют синусоидальной электродвижущей силой с одинаковой амплитудой и частотой тока.
Трёхфазная сеть состоит из трёх синусоидальных токов или напряжений, которые имеют одну частоту и сдвинуты по фазе на угол, равный 120 градусам.
Если потребителей электрической энергии подключить к фазам сети неравномерно — например, большинство сосредоточить в одной, а в двух других их будет гораздо меньше — это приведёт к асимметрии напряжения. При этом в трёхфазных четырёхпроводных сетях несимметричность параметров будет менее заметна, так как нулевой провод выравнивает неравномерность напряжения по фазам.
Причины возникновения
Нарушение симметричности напряжений в трёхфазной цепи — нежелательная ситуация. Поэтому для того чтобы её устранить, необходимо понять, почему она может возникнуть. Причины перекоса фаз в трёхфазной сети сводятся к основным трём обстоятельствам:
- неравномерное группирование потребителей;
- отсоединение нулевого провода;
- замыкание фазного провода на землю.
При неправильном распределении потребителей в трёхфазной трёхпроводной цепи, напряжение на них будет существенно отличаться. Потребители, обладающие наименьшим сопротивлением, окажутся под повышенным напряжением. Токоприёмники с большим значением сопротивления будут иметь напряжение, не достигающее оптимального значения.
На источниках электроэнергии неравномерное распределение напряжения по фазам скажется в виде увеличенного потребления энергии, повреждений изоляции, износа, сокращение срока службы. При использовании автономного дизельного генератора увеличится расход топлива и охлаждающего вещества.
Снижение качества электрической изоляции для потребителей чревато такими последствиями:
- повреждение, поломка бытовых приборов или электрической проводки;
- возникновение пожара;
- получение травм;
- выход из строя электроприборов.
Способы защиты
Устранить нежелательное явление перекоса можно с помощью организационных мероприятий и установкой защитной аппаратуры.
К организационным мероприятиям относится правильное распределение нагрузки по всем фазам с учётом мощности. Недостатком является тот факт, что при всём желании проектировщика произвести очень точное размещение, особенно при подключении квартир, домов, невозможно.
Защитная аппаратура, которую можно установить:
- Трёхфазный автоматический выключатель.
- Трёхфазный стабилизатор напряжения.
- Реле контроля фаз. Особенно целесообразно использовать реле совместно со стабилизаторами напряжения.
- Симметрирующие трансформаторы. По строению они отличаются от силовых тем, что имеют дополнительную обмотку, которая включается между заземлением средней точки и нулём.
Недостатки трёхфазных стабилизаторов:
- излишний расход электроэнергии;
- низкая надёжность работы из-за частой смены деталей;
- принцип работы, способствующий появлению перекоса фаз.
Последствия перекоса
Наиболее просто обнаружить неравномерность напряжения даже без вольтметра в быту. При его пониженном значении бытовые приборы могут не включаться, осветительные приборы будут гореть очень тускло.
Последствия неравномерного распределения нагрузки:
- ухудшение качества электроэнергии;
- появление уравнительных токов, из-за которых потери электроэнергии увеличиваются;
- неэффективная работа электрооборудования, снижение качества электрической изоляции и, как следствие, уменьшение срока службы аппаратуры.
Перекос фаз — явление крайне нежелательное, но, к сожалению, довольно распространённое при работе электрооборудования. Полностью искоренить его почти невозможно. Поэтому необходимо следить, чтобы отклонения значения напряжений всегда находились в допустимых пределах. Это обеспечит длительный срок службы электроприборов и сохранит здоровье и жизнь обслуживающему персоналу.
Трехфазные реле напряжения – Новатек-Электро – производство электротехнической продукции
Реле контроля напряжения 3-х фазное – защитное устройство, предназначенное для обеспечения работы трехфазных потребителей переменного тока при недопустимых колебаниях сетевого напряжения, обрыве, перекосе, нарушении чередования или слипания фаз.
В случае изменения напряжения в сети – превышения допустимых значений или их снижение, ниже минимального уровня, любой электродвигатель промышленного назначения и бытовая техника, могут выйти из строя
Именно поэтому, важность установки трехфазного реле для контроля электрической нагрузки актуальна и, безусловно, оправдана
Новатек-Электро – компания-производитель, реализующая реле контроля трехфазного напряжения оптом и в розницу. Мы предлагаем выгодные условия продажи всем нашим покупателям и дилерам, в том числе. Наша продукция, в число которой входит и трехфазное реле контроля фаз, благодаря своей функциональности, практичности и адекватной цене, популярна и востребована.
Особенности устройства и область применения
Защита трехфазного электродвигателя от перегрузки необходима как в бытовом обиходе, так и во многих производственных сферах.
Трехфазное реле напряжения применяют для обеспечения правильной работы:
Систем кондиционирования;
Холодильного оборудования;
В оборудовании со схемой АВР и любого другого оборудования, использующего электродвигательную нагрузку.
Реле напряжения трехфазные от Новатек Электро выпускаются в разной модификации, с учетом потребностей проблемных сетей, где можно наблюдать не только перебои в напряжении, но также коммутационные и импульсные помехи. Устройства оснащены специальной задержкой при посадках напряжения, что делает цифровое реле напряжения трехфазное эффективным в работе при кратковременных просадках напряжения.
Приборы трехфазного реле напряжения монтируются на стандартную DIN-рейку, они легкие и малогабаритные, что делает процесс установки и дальнейшего обслуживания устройства, простым и безопасным.
Подключение прибора происходит параллельно нагрузке, но, что примечательно, его работа не зависит от мощности нагрузки. Трехфазное реле защиты на выходах имеет две группы контактов (замкнутую и разомкнутую), независимых друг от друга и способных коммутировать нагрузки до 5А.
Ассортимент продукции
Трехфазное реле контроля напряжения представлено следующим модельным рядом:
РНПП-311 – устройство обеспечивает работу потребителя при условии возможных основных видов аварий в элктросети, таких, как, превышение допустимых порогов значений сетевого напряжения, слипание фаз или изменение их последовательности, нарушение полнофазности;
РНПП-311М – контроль трехфазного напряжения выполняется на тех же условиях, что и в случае применения прибора РНПП-311. Однако, светодиодная панель индикации в данной модели, усовершенствована и, помимо наличия сетевого напряжения, а также состояния нагрузки, указывает на тип аварийной ситуации, что значительно облегчает последующие действия пользователя.
РНПП-301 – в данной модификации трехфазное реле напряжения и контроля фаз, обеспечивает работу устройства в режимах линейного и фазного напряжения, имеет 6 потенциометров для установки параметров и регулировки работы устройства.
РНПП-302 – прибор имеет более-расширенное меню, которое помимо основных функций позволяет устанавливать временной интервал задержки при нарушении, заданных параметров, с возможностью автоматического запуска, после восстановления допустимых сетевых значений.
РНПП-311-1 – данный прибор двухканальный и помимо основных функций, возложенных на реле напряжение трехфазное, может контролировать частоту сети.
РНПП-311-2 – устройство двухканальное, осуществляющее контроль 3-х фазной сети 380В/50Гц с высокой точностью, а также оснащено сигнальными индикаторами, которые подают информацию пользователю о полнофазности сети или частичном пропадании фазы.
В комплекте с устройством прилагается гарантия от производителя, а также полная детализированная инструкция, которая поможет пользователю правильно установить прибор, обслуживать его в действии и верно «читать» показания индикационной панели.
Основные понятия перекоса фаз и параметров сети
Что делать, если перегорел электрический чайник? Замена ТЭНа сопоставима с покупкой нового изделия, поэтому правильное решение кажется очевидным. Однако до посещения магазина следует уточнить, почему произошла авария. Такой подход позволит выявить причину неисправности. Устранение негативных воздействий предотвратит повреждение стиральной машины, кондиционера, телевизора, другой дорогой техники.
Принципиальная схема подключения нагрузок
Электропитание частного дома, как правило, организуют по трехфазной схеме. На рисунке показано типовое распределение подключаемых устройств на несколько групп. Такой способ применяют для равномерного распределения нагрузки. Камины, станки, насосы подключают к трем фазам с учетом высокой потребляемой мощности.
Специальные клещи пригодятся для измерения тока в отдельных линиях без нарушения целостности цепей. С помощью мультиметра можно проверить напряжение в контрольных точках. Результаты исследования помогут исправить ошибки.
Диаграммы напряжений
В идеальной ситуации соблюдается равенство фазных напряжений. На второй части рисунка показан типичный перекос. Открыв инструкцию производителя, можно узнать рекомендованные технические параметры (220-240 V). Таким образом, при подключении техники в линию А-N допустимый максимум будет превышен почти на 20%: (285-240)/2,4 = 18,75. В этих условиях сильный ток способен вызвать чрезмерный нагрев ТЭНа, вплоть до разрушения.
К сведению. Подобное нарушение правил эксплуатации лишает прав на получение компенсации по официальным гарантиям.
Реле контроля фаз ЕЛ-11Е (380 В, 50 Гц), РКФ, ИЭК
Эти модели реле контроля фаз выпускает , которая работает на рынке с 1992 года. Расположена компания в городе Санкт-Петербург.
В основе деятельности компании лежит разработка и изготовление устройств промышленной автоматики. За время существования компании удалось занять лидирующие позиции по изготовлению электронных устройств на российском рынке. Число производимых товаров превышает 500 единиц.
Клиентам предприятия являются такие гиганты, как Газпром, РЖД, Концерн Аврора, Ленэнерго и другие. Товары компании пользуются высоким спросом, благодаря качеству и широкому модельному ряду.
В распоряжение клиентов поступают электронные реле времени, приборы контроля напряжения, реле максимального тока, устройства управления освещением и многое другое.
Описание и технические характеристики реле ЕЛ-11Е (380 Вольт, 50 Гц)
Реле ЕЛ-11Е имеет по одному нормально замкнутому, нормально-разомкнутому и перекидному контакту.
Устройство предназначено для контроля фаз в 3-фазной сети, работает на переменном напряжении 380 Вольт. На практике применяется для контроля наличия U и правильности симметрии.
Кроме того, реле могут применяться для проверки правильности чередования фазировки в системах 3-фазного напряжения и в других случаях.
Технические характеристики ЕЛ-11Е и других модификаций серии.
К дополнительным плюсам стоит отнести контроль минимального и максимального U, функцию гистерезиса для 3-фазного тока.
Принципиальная схема показана ниже.
Описание и технические характеристики РКФ-М05-1-15/РКФ-М05-2-15
Реле РКФ-М05-1-15/РКФ-М05-2-15 применяются для контроля 3-фазного U в 3-проводных сетях (там, где не предусмотрено «нейтрали»).
С помощью устройства можно контролировать обрыв, правильность чередования и факт «слипания» фаз. Порог срабатывания по напряжению находится в диапазоне от 105 до 130% от номинального U.
Нижний порог U можно регулировать в диапазоне от 70 до 95%. Уставку по времени также удается менять от 0,1 до 10 с в зависимости от поставленной задачи.
Реле выпускается в пластмассовом корпусе и крепится на ДИН-рейку, имеющую ширину 35 мм. Максимальное напряжение составляет 400 В.
Описание и технические характеристики ИЭК ЕЛ-11М-15
Реле ЕЛ-11М-15 — устройство, предназначенное для применения в схемах автоматического управления. Применяется для контроля U в 3-фазных сетях без 0-го проводника. С помощью прибора можно контролировать и вовремя определять порядок чередования, факт обрыва и «слипания» разных фаз.
Кроме того, ЕЛ-11М-15 реагирует на факт повышения или снижения U выше (ниже) установленного параметра.
Применяется для защиты преобразователей электроэнергии и других источников питания. Эту модель нельзя применять в схемах АВР, где имеется нейтраль.
Это связано с тем, что в случае обрыва «0-го» провода возникает перекос напряжений и возможна поломка потребителей, работающих на одной фазе.
Модель потребляет меньше 2 ВА. Отключение происходит при превышении номинального U больше, чем на 30 процентов от уставки. Отключение происходит при уменьшении U ниже отметки 0,8 U ном. При появлении асимметрии между фазами больше 30% происходит отключение.
ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Все про розетки с таймером, устройство, настройка, популярные модели, какую выбрать
Реле контроля трехфазного напряжения: предназначение и применение
Предпосылки
Электроснабжение по трёхфазной схеме используется не только для подключения потребителей, нагружающих три фазы единовременно.
Жилые дома во всех населённых пунктах, дачные посёлки, частный сектор, административные здания и не только тоже подключены к трёхфазной сети. Но при этом они являются потребителями фазной сети 220 Вольт.
А все три фазы распределяются между потребителями так, чтобы предположительно получалась одинаковая нагрузка для каждой фазы.
Схематически сеть с тремя фазами напряжения изображается, как равносторонний треугольник. Вершины его являются фазами А, В и С. Длина каждой стороны соответствует величине 380 Вольт при отсутствии нагрузки или при её малой величине.
Отрезок медианы от вершины до точки пересечения медиан это фазное напряжение. При симметричной нагрузке длина каждой стороны, то есть линейное значение, уменьшается одинаково. Это же относится и к фазным значениям.
Но поскольку реальные потребители могут быть какими угодно нагрузка всегда получается несимметричной.
Совет
И поэтому треугольник получается разносторонним, иллюстрируя отклонения напряжения от 380 и 220 Вольт. Хорошо заметно, что при несимметричной нагрузке изменились все фазные величины. Поэтому потребители, подключенные к фазе с минимальным напряжением и у которых в это время идёт помол кофе, не смогут его качественно приготовить. Кофемолки будут работать при пониженных оборотах.
Трёхфазные электродвигатели, особенно нагруженные, начнут работать с качаниями ротора. А это может привести к разрушению конвейерных лент, тросов из-за рывков.
Ещё хуже придётся всем без исключения потребителям, если произойдёт обрыв нейтрали. При этом изменение фазных напряжений может значительно превысить величину 220 Вольт. А это опасно для бытовых электроприборов.
Не говоря уже о нагруженных трёхфазных двигателях.
Принцип работы
Чтобы избежать проблемы, которые возникают в нагрузке при перекосе фаз, обрывах нуля, неправильной последовательности фаз её отключают специальным реле.
На рынке есть много моделей таких реле более или менее сложных по своей конструкции. В некоторых из них применяются полупроводниковые приборы, и даже микропроцессоры.
Для электросетей в жилых домах, дачах и частном секторе трехфазные реле напряжения устанавливаются на распределительных подстанциях.
Катушки реле контроля напряжения в трёхфазной сети срабатывают от сигнала, который выделяется из электросети специальными гармоническими фильтрами. При появлении такого сигнала катушка пускателя или аналогичного выключателя обесточивается контактами реле и нагрузка отключается.
Большинство моделей таких реле снабжены регуляторами настроек тех или иных параметров для получения необходимых контролируемых величин трёхфазного напряжения и времени между отключением и повторным включением нагрузки.
Работа реле по защите нагрузки от несоответствия параметров трёхфазной сети происходит чаще всего в автоматическом режиме.
Обратите внимание
Вмешательство человека обычно требуется только при продолжительных авариях. В таких случаях происходят повторные срабатывания, и тогда приходится вручную отключать входной выключатель. Но возможно автоматизировать и этот процесс. После нескольких повторных включений и выключений будет сформирован сигнал для автоматического выключения входного выключателя.
Предвидеть возможные проблемы при трёхфазной схеме электроснабжения не представляется возможным. Поэтому применение защиты с использованием реле контроля напряжения должно быть обязательным у потребителей во всех трёхфазных сетях.
Признаки нестабильной работы электрических приборов, вызванные перекосом фаз
Независимо от причин перекоса необходимо знать и выявлять его признаки. В квартире или частном доме с электрическими приборами могут происходить следующие действия от несимметричности напряжения и не только:
- осветительные приборы типа ламп дневного света или других типов работающих по энергосберегающей технологии начнут мерцать;
- лампочки накаливания будут ярко гореть или наоборот тускнеть;
- бытовые приборы (утюг, телевизор и другие) перестанут включаться;
- выключатель стал на ощупь теплым;
- в розетке появились искры, послышались треск и щелчки;
- в щитке появились щелчки, срабатывают защитные автоматы.
При обнаружении вышеперечисленных признаков следует отключить все приборы из сети, лишь затем приступать к поиску причин. При отсутствии познаний в области электротехники лучше обратитесь к специалисту.
Как исправить проблему с перекосом фаз
Представленные ниже специализированные устройства выбирают с определенным запасом по мощности (20-25%). Это продлит срок службы оборудования, упростит перемещение техники и подключение новых нагрузок. Для экономии средств можно создать защиту только для отдельных групп потребителей.
Стабилизатор
Такие аппараты можно использовать для поддержания заданного уровня напряжения в одной или трех фазах. Как правило, дополнительно обеспечивается фильтрация импульсных помех. Дорогие модели формируют на выходе сигнал с минимальными искажениями синусоиды.
Современный электронный стабилизатор с индикацией рабочих параметров на ЖКИ экране
Симметрирующий трансформатор
Технику этой категории в соответствующем исполнении применяют в одно,- и трехфазных сетях. С ее помощью:
- обеспечивают одинаковое распределение нагрузки для источника электропитания вне зависимости от реального распределения токов по фазным линиям;
- предотвращают падение напряжения (сглаживают переходной процесс) при подключении мощных двигателей и других изделий с индуктивными характеристиками;
- оптимизируют потребление электроэнергии, когда нагрузка отличается выраженными реактивными параметрами внутреннего сопротивления.
Вместо симметрирующего трансформатора для устранения перекоса применяют комплекты конденсаторов. Также используют комбинированное включение емкостных/ индуктивных компенсационных элементов.
Экскурс в теорию электротехники
Трёхфазная система переменного тока была внедрена в промышленность более века назад практически в том виде, в котором сохранилась и по сей день. Основным разработчиком трёхфазной сети считается Михаил Осипович Доливо-Добровольский — отечественный научный деятель, взявший за основу своих разработок идеи Николы Теслы.
Преимущества трёхфазной сети очевидны: если в процессе вращения магнитного поля на трехполюсной обмотке генератора симметрично и последовательно появляется ток, его форму легко использоваться для обратного преобразования электрической энергии во вращение
В эпоху развивающегося научно-технического прогресса возможность свободно использовать электрические машины была крайне важной, таковой она остается и сейчас.. Агрегат гарантированного питания АГМ-7,5
Агрегат гарантированного питания АГМ-7,5
Однако трёхфазная система электроснабжения не лишена недостатков. Напряжения на каждой из фаз связаны между собой коэффициентом симметрии. В трёхфазной сети различают два вида электрических напряжений: линейное, действующее между фазами, и фазное, которое измеряют между фазой и нулевым проводом. Если нагрузка на каждой фазе одинакова (симметрична), линейное напряжение в √3 раз больше фазного. При том, что смена полярности напряжения на каждой фазе чередуется с остальными и частично пересекаются по времени, значительная неравномерность в распределении нагрузок приводит к нестабильной работе всей системы.
Опасность и последствия
Считается, что наиболее значимые последствия несимметрии связаны с низким качеством электроэнергии. Это, безусловно, так, но нельзя забывать и о других негативных воздействиях. К таковым относится образование уравнительных токов, вызывающих увеличение расхода электрической энергии. В случае с трехфазным автономным электрическим генератором это также приводит к повышенному расходу дизеля или бензина.
При равномерном подключении нагрузки, геометрическая сумма проходящих через нее токов была бы близкой к нулю. Когда возникает перекос, растет уравнительный ток и напряжение смещения. Увеличение первого приводит к росту потерь, второго – к нестабильному функционированию бытовых приборов или другого оборудования, срабатыванию защитных устройств, быстрому износу электроизоляции и т.д.
Перечислим, какие последствия можно ожидать, когда появляется перекос:
- Отклонение фазного напряжения. В зависимости от распределения нагрузок возможно два варианта:
- Напряжение выше номинального. В этом случае большинство электрических устройств, оставленных включенными в бытовые розетки, с большой вероятностью выйдут из строя. При срабатывании защиты результат будет менее трагическим.
- Напряжение падает ниже нормы. Увеличивается нагрузка на электродвигатели, происходит падение мощности электромашин, растут пусковые токи. Наблюдаются сбои в работе электроники, устройства могут отключиться и не включаться пока перекос не будет устранен.
- Увеличивается потребление электричества оборудованием.
- Нештатная работа электрооборудования приводит к уменьшению эксплуатационного срока.
- Снижается ресурс техники.
Не следует забывать, что перекос может создать угрозу для жизни. При превышении номинального напряжения вероятность КЗ в проводке не велика, при условии, что она не ветхая, а кабель подобран правильно. Более опасны в этом случае электроприборы, подключенные к сети. Когда появляется перекос, может произойти КЗ на корпус или возгорания электроприбора.
Последствия перекоса фаз
Последствия перекоса фаз проявляются в увеличении электропотребление из сети; в неправильной работе электроприемников, их сбоях, отказах, отключениях, перегорании предохранителей, износе изоляции.
Условно негативные последствия перекоса фаз можно разделить на три группы:
1. Последствия для электроприемников (приборов, оборудования), связанные с их повреждениями, отказами, увеличением износа, уменьшением периода эксплуатации.
а) последствия для однофазных электроприемниковНизкое напряжение вызывает неправильную работу однофазных потребителей: тусклый свет осветительных приборов, длительный нагрев нагревательных приборов, длительный запуск двигательных приборов, сбои в работе компьютеров и т.д. Высокое напряжение вызывает отказы электроприемников из-за износа изоляции, отключение их защитными устройствами, перегорание предохранителей.
б) последствия перекоса фаз для трехфазных электроприемниковОсновную часть трехфазных потребителей (потребителей, питающихся от линейного напряжения) составляют электродвигатели, которые приводят в действие погружные и фекальные насосы, приводы автоматических ворот, станочное оборудование и т.д. Система управления и контроля запуска таких трехфазных потребителей, как правило, подключается к фазному напряжению. При перекосах фаз система управления запуском (СУЗ) электродвигателя, которая контролирует длительность и факт запуска, работает неустойчиво, т.е. спонтанно выдает команды на его пуск или останов. Диапазон изменения фазного напряжения жестко регламентируется эксплуатационной документацией (как правило, не допускается перекос более ± 7,5 ÷ 10 % от номинала). Если перекос превысил допустимый предел, то СУЗ дает сбой. При восстановлении уровня фазного напряжения происходит очередной запуск и так далее.Известно, что режим «пуска в ход» асинхронного двигателя характеризуется кратковременной работой обмоток статора в режиме короткого замыкания (КЗ), т.е. в момент включения двигатель потребляет гораздо больше энергии, чем в процессе работы. Естественно, что частые повторные пуски будут вызывать значительный перегрев изоляции и существенно увеличивать электропотребление из сети. Возможные негативные последствия такого режима работы — либо отказ в запуске, либо отказ оборудования вследствие перегорания обмоток двигателя.
Советуем изучить Удельное сопротивление
2. Последствия для источников электроэнергии: увеличение энергопотребления, увеличение потерь электроэнергии при питании от госсети; при питании от трехфазного автономного источника – механические повреждения (повреждения подшипников валов, подшипниковых щитов генератора и приводного двигателя, закоксовывание форсунок), уменьшение периода эксплуатации источника, увеличение его износа, повышенный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости.
3. Последствия для потребителей, связанные с безопасностью, так как ухудшение качества изоляции может привести к:— электротравматизму;— возгоранию электропроводки или электроприемников;а также последствия, связанные с увеличением расходов на:— электроэнергию;— расходные материалы для генератора;— ремонт электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;— приобретение новых электроприемников, отказавших вследствие перекоса фаз.
