Wat is symmetrische en asymmetrische belasting?

In een normaal functionerend driefasig netwerk zijn de lineaire spanningen (spanningen tussen elk paar fasegeleiders) gelijk in grootte en verschillen in fase met 120 graden. Dienovereenkomstig zijn de fasespanningen (spanningen tussen elke fasegeleider en de neutrale geleider) gelijk in grootte en hebben soortgelijke faseverschillen.

Zoals uit het bovenstaande volgt, zijn de fasehoeken tussen deze spanningen gelijk aan elkaar. Dit wordt genoemd "Symmetrisch driefasig spanningssysteem".

Als u een symmetrische belasting op een dergelijk netwerk aansluit, dat wil zeggen een driefasige belasting waarbij de stromen van elke fase in grootte en fase gelijk zijn, dan zal een dergelijke belasting een symmetrisch systeem van stromen creëren (met dezelfde fasehoek daartussen). Dit is mogelijk op voorwaarde dat er in alle drie fasen van de belasting identieke reactieve en actieve weerstanden zijn, dat wil zeggen Za = Zb = Zc.

Daarom blijken de fasestromen onder deze omstandigheden gelijk in grootte en in de fasehoek daartussen te zijn. Voorbeelden van symmetrische belastingen: een driefasige inductiemotor, drie identieke gloeilampen - elk in zijn eigen fase, een symmetrisch geladen driefasige transformator, enz.

Beschouw een vectordiagram van de stromen van een symmetrische driefasige belasting. Het is gemakkelijk om hier te zien dat de geometrische som van de vectoren van de driefasenstromen verdwijnt. Dit betekent dat bij een symmetrische belasting de stroom van de neutrale geleider nul zal zijn en het praktisch niet nodig is om deze te gebruiken.

Als u een asymmetrische belasting op dit driefasige netwerk aansluit met een symmetrisch spanningssysteem, dat wil zeggen een belasting waarbij de complexe belastingsweerstanden in elke fase verschillend zijn (Za ≠ Zb ≠ Zc), dan zal de belasting een systeem van stromen creëren die in grootte en in richting (vergeleken met de huidige diagramkarakteristiek van een symmetrische belasting). De waarden van deze fasestromen kunnen worden gevonden volgens de wet van Ohm.

En dan zal de geometrische som van de stromen niet naar nul draaien, wat betekent dat een wisselstroom in de neutrale geleider zal plaatsvinden, dus een neutrale geleider is in dit geval noodzakelijk. Voorbeelden van asymmetrische belastingen: gloeilampen met verschillende capaciteiten in drie fasen, asymmetrisch geladen driefasige transformator, belastingen met verschillende vermogensfactoren in drie fasen, enz.

De neutrale draad zorgt in dit geval voor het behoud van de fasespanningssymmetrie ondanks het feit dat de belasting asymmetrisch is. Dat is de reden waarom een ​​vierdraads netwerk het mogelijk maakt om enkelfasige consumenten met verschillende capaciteiten en de aard van de impedantie in verschillende fasen op te nemen. Het circuit van elke geladen fase zal onder de fasespanning van de generator zijn, ongeacht het verschil in belastingen tussen de fasen.

Hier is een vectordiagram van een asymmetrische belasting. Het is gemakkelijk om in het diagram te zien dat, vanwege de aanwezigheid van een neutrale draad, de stroom erin de geometrische som van de stroomvectoren van elke fase vertegenwoordigt, terwijl de fasespanningen geen vervorming ervaren, die zeker zou zijn ontstaan ​​als er geen neutrale draad met een asymmetrische belasting was geweest.

Als om welke reden dan ook de neutrale draad breekt tijdens de levering van een ongebalanceerde belasting, dan zal er een scherpe vervorming zijn van de spanningen en stromen van het driefasige netwerk, wat kan leiden tot een ongeval.

De vervorming zal in dit geval plaatsvinden omdat de drie belastingcircuits geleverd door de driefasige bron, samen met de interne weerstand van de bron, drie circuits met verschillende impedantie vormen, waarvan de spanningsval bij elk verschillend zal zijn en het spanningssysteem van het driefasige netwerk daarom ophoudt symmetrisch te zijn.Lees hier meer over:Oorzaken en gevolgen van een gebroken nuldraad in het lichtnet