Упражнения за трифазен баланс
Инсталации с цялата мощност, концентрирана върху една-единствена фаза. Преразпределяш консуматорите по R/S/T, следиш небаланса в реално време и получаваш валидиране съгласно Art. 3.1.5.8 I7-2011.
Калкулатор за небаланс и ток в неутралата
Мощност по всяка фаза → небаланс, ток в неутралата, присъда V43
Небаланс
150 %
Ток в неутралата
15.7 A
✗ Небаланс
небаланс% = (5.0 − 1.0) / 2.67 × 100 = 150 %
I_N = √(I_R² + I_S² + I_T² − I_R·I_S − I_S·I_T − I_T·I_R) · I_фаза = P / (230 × cos φ)
Прагове V43 (инженерни): ≤ 15 % балансирано · 16–30 % внимание · > 30 % грешка. Art. 3.1.5.8 изисква само „възможно най-балансирано натоварване”.
Разпределител по фази (интерактивно упражнение)
Премествай консуматорите по R/S/T, докато свалиш небаланса под 15 %
Всички консуматори стартират на фаза R — максимален небаланс. Натисни бутона за фаза на всеки от тях (R → S → T), за да го преместиш, или използвай „Балансирай автоматично”. Цел: небаланс под 15 %.
Термопомпа
3.5 kW
Стъклокерамичен плот
3.0 kW
Електрическа фурна
2.5 kW
Пералня
2.2 kW
Електрически бойлер
2.0 kW
Климатик
1.5 kW
Осветление + контакти
1.0 kW
Цел: свали небаланса под 15 %, като местиш консуматорите по фазите.
Изчислителни допускания и обхват на приложение
- Конвенция: небаланс = (P_max − P_min) / P_средно × 100, закръглено до цяло число; присъда V43 (идентична с валидатора): балансирано при ≤ 15 %, внимание при 16–30 %, грешка над 30 % (инженерни прагове, а не числови граници от I7-2011)
- Токът в неутралата се оценява за линейни товари при еднакъв cos φ (токове, дефазирани на 120°); хармониците от ред 3 (LED, импулсни захранвания) се сумират в неутралата и могат допълнително да я натоварят
- Токовете по фаза се изчисляват при 230 V (монофазни консуматори): I = P / (230 × cos φ). Балансиран трифазен токов кръг (RST) допринася поравно върху трите фази
- Проверката се прави на ниво инсталация (всички табла сумирани), а не за отделно табло — едно монофазно табло е „небалансирано” локално, но глобално може да е балансирано
Трифазният баланс — стъпка по стъпка
От дефиницията на небаланса до тока в неутралата, нормативната основа и метода на балансиране.
А. Какво е трифазният небаланс
Три фази, дефазирани на 120°
Трифазната мрежа доставя три променливи напрежения, дефазирани на 120°: фазите R, S и T. Монофазните консуматори (контакти, осветление, електроуреди) се свързват по един на единична фаза.
Равни товари → разтоварена неутрала
Когато мощността е разпределена поравно по трите фази, линейните токове се компенсират векторно и токът през проводника на неутралата (N) е нула или минимален. Неравномерното разпределение натоварва неутралата и изкривява напреженията.
Б. Формулата на небаланса
Отнеси отклонението към средното
небаланс% = (P_max − P_min) / P_средно × 100
P_max и P_min са мощностите на най-натоварената и най-разтоварената фаза; P_средно = (R + S + T) / 3.
Пример
R = 5 kW, S = 3 kW, T = 1 kW → средно = 3 kW → небаланс = (5 − 1) / 3 × 100 = 133 %.
≤ 15 %
балансирано
16–30 %
внимание
> 30 %
грешка
Праговете 15 % / 30 % са инженерни конвенции (правило V43), а не числови граници от I7-2011.
В. Токът през проводника на неутралата
Векторната сума на трите тока
I_N = √(I_R² + I_S² + I_T² − I_R·I_S − I_S·I_T − I_T·I_R)
Формулата е валидна за линейни товари при еднакъв cos φ (токове, дефазирани на 120°). При I_R = I_S = I_T се получава I_N = 0.
Хармониците от ред 3 увеличават неутралата
Нелинейните товари (LED, импулсни захранвания) инжектират хармоници от ред 3, които се сумират в неутралата, вместо да се компенсират. Затова Art. 5.2.4.6.3 изисква неутрала с пълно сечение, когато хармониците превишават 15 %.
Г. Нормативна основа — I7-2011
Art. 3.1.5.8 — I7-2011
„Разпределението по фази, съответно по захранващите токови кръгове, на електрическите консуматори трябва да се извършва така, че да се осигури възможно най-балансирано натоварване на фазите.”
Art. 5.2.4.6.1 (d) — сечението на неутралата
„Сечението на неутралния проводник ... трябва да бъде равно на сечението на фазовите проводници ... d) при нормална работа не е осигурено балансиране между фазите и неутралата (например таблата за осветление и контакти).”
Art. 5.2.4.6.3 (a) — кога неутралата може да бъде по-малка
„... сечението на неутралния проводник може да бъде по-малко от това на фазовите проводници, ако ... a) товарът ... е разпределен балансирано по фазите и нивото на хармониците от ред 3 ... не превишава 15 % във фазовия проводник.”
Праговете от 15 % и 30 %, използвани от правило V43, произлизат от инженерната практика — те не са числови граници от норматива; Art. 3.1.5.8 изисква само „възможно най-балансирано натоварване”.
Д. Как се балансира на практика
Разпредели големите консуматори последователно
Консуматорите ≥ 3 kW се поставят по един на всяка фаза, въртейки R → S → T. Алгоритъмът „най-големият върху най-разтоварената фаза” (LPT) минимизира небаланса — точно това прави бутонът „Балансирай автоматично”.
Провери на ниво инсталация
Сумирай товарите на една и съща фаза от всички табла (главно + второстепенни). Едно монофазно табло е „небалансирано” локално, но глобално може да е перфектно балансирано.
Документирай фазата на всеки токов кръг
Запиши фазата, разпределена на всеки токов кръг, в детайлната схема, предадена при приемането (ПИФ), за да бъде проверката възпроизводима.
Е. Факторът на едновременност (какво всъщност балансираш)
Инсталирана мощност спрямо консумирана мощност
Pa = Pi × k_u × k_s
k_s (едновременност) = едновременно работещата мощност / инсталираната мощност; k_u (използване) = реалната мощност / инсталираната мощност на един консуматор. Не всички консуматори работят на максимум по едно и също време.
Балансираш ЕДНОВРЕМЕННОТО натоварване, а не инсталираното
През проводниците и през неутралата протича само ефективната (консумираната) мощност. Затова разпределението по фази се прави спрямо Pa, а не спрямо сбора от табелките. Пример: Pi = 12 kW, k_s = 0,5 → Pa = 6 kW за балансиране по R/S/T.
Art. 3.2.1.2 / 3.2.2.1 — I7-2011
„За определянето на консумираната мощност ... трябва да се отчита факторът на едновременност (k_s) и факторът на използване (k_u). ... Pa = Pi · k_u · k_s.” (ориентировъчни стойности в Таблици 3.3–3.5)
Подробности и таблици със стойности (k_u, k_s по типове жилище): статията „Фактори на едновременност” в блога.
Упражнения — избери правилния вариант
Преминаваш всяка стъпка, избирайки правилния отговор. Грешка? Опитваш отново.
Небаланс — апартамент
Апартамент има R = 4 kW, S = 2 kW, T = 1 kW (монофазни консуматори върху трите фази).
Стъпка 1: Колко е средната мощност на фаза?
Преразпределение — оптималната фаза
Таблото има R = 3 kW, S = 3 kW, T = 1 kW. Добавяш нов консуматор от 2 kW.
Стъпка 1: На коя фаза го поставяш, за да балансираш?
Токът в неутралата — балансирана инсталация
Перфектно равни и резистивни товари върху трите фази: R = S = T = 3 kW.
Стъпка 1: Колко е токът през проводника на неутралата?
Едновременност — мощност за балансиране
Апартамент с инсталирана мощност Pi = 12 kW и фактор на едновременност k_s = 0,5.
Стъпка 1: Колко е едновременната (консумирана) мощност Pa = Pi × k_s?
Упражнения — изчисляваш всяка стъпка
Сега въвеждаш сам стойността на всяка стъпка. Имаш подсказки, ако сгрешиш.
Небаланс — изчисляваш сам
Едно табло има R = 5 kW, S = 3 kW, T = 1 kW.
Стъпка 1: Средната мощност на фаза = ?
Токът в неутралата — три неравни тока
Фазовите токове (резистивни товари): I_R = 10 A, I_S = 6 A, I_T = 2 A.
Стъпка 1: Токът през неутралата I_N = ?
Целево балансиране — перфектно разпределение
Инсталация с 12 kW монофазни консуматори, разпределени перфектно по трите фази (cos φ = 1).
Стъпка 1: Мощността на всяка фаза = ?
Едновременност — консумирана мощност
Вила с Pi = 20 kW, фактор на използване k_u = 0,6 и фактор на едновременност k_s = 0,83.
Стъпка 1: Консумираната мощност Pa = Pi × k_u × k_s = ?
Упражнения — директен отговор
Решаваш сам и даваш крайния отговор. Решението стъпка по стъпка е достъпно при нужда.
Директен небаланс
R = 6 kW, S = 4 kW, T = 2 kW. Колко е небалансът (процент)?
Токът в неутралата — липсваща фаза
I_R = 16 A, I_S = 16 A, I_T = 0 A. Колко е токът през неутралата (A)?
Токът в неутралата — три товара
I_R = 20 A, I_S = 12 A, I_T = 8 A. Колко е токът през неутралата (A)?
Директна едновременна мощност
Pi = 15 kW инсталирани, фактор на едновременност k_s = 0,6. Колко е едновременната консумирана мощност (kW)?
Дискусия
Коментарите се модерират преди публикуване. Имейлът ти не се показва публично.