Háromfázisú kiegyenlítési gyakorlatok
Olyan hálózatok, ahol az összes teljesítmény egyetlen fázisra koncentrálódik. Újraosztod a fogyasztókat R/S/T fázisokra, valós időben követed az aszimmetriát, és megkapod a V43 szabály verdiktjét (mérnöki küszöbök), az I7-2011 3.1.5.8. cikkelye alapján.
Aszimmetria- és nullavezető-áram kalkulátor
Fázisonkénti teljesítmény → aszimmetria, nullavezető-áram, V43 verdikt
Aszimmetria
150 %
Nullavezető-áram
15,7 A
✗ Aszimmetria
aszimmetria% = (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_fázis = P / 230 (cos φ = 1 mellett becsülve)
V43 küszöbök (mérnöki): ≤ 15 % kiegyenlített · 16–30 % figyelem · > 30 % hiba. A 3.1.5.8. cikkely csak „a lehető legkiegyenlítettebb terhelést” írja elő.
Fáziselosztó (interaktív gyakorlat)
Helyezd át a fogyasztókat R/S/T fázisokra, amíg az aszimmetria 15 % alá csökken
Minden fogyasztó az R fázison indul — maximális aszimmetria. Nyomd meg az egyes fogyasztók fázisgombját (R → S → T) az áthelyezéshez, vagy használd az „Automatikus kiegyenlítés” gombot. Cél: 15 % alatti aszimmetria.
Hőszivattyú
3,5 kW
Üvegkerámia főzőlap
3,0 kW
Elektromos sütő
2,5 kW
Mosógép
2,2 kW
Elektromos bojler
2,0 kW
Légkondicionáló
1,5 kW
Világítás + aljzatok
1,0 kW
Cél: vidd az aszimmetriát (kerekítve) legfeljebb 15 %-ra a fogyasztók fázisok közötti áthelyezésével.
Számítási feltételezések és alkalmazási kör
- Konvenció: aszimmetria = (P_max − P_min) / P_átlag × 100, egész számra kerekítve; V43 verdikt (az ellenőrzővel azonos): kiegyenlített ≤ 15 %-nál, figyelem 16–30 %-nál, hiba 30 % fölött (mérnöki küszöbök, nem az I7-2011 számszerű határai)
- A nullavezető-áramot azonos cos φ melletti lineáris terhelésekre becsüljük (120°-kal eltolt áramok); a 3. rendű harmonikusok (LED, kapcsolóüzemű tápok) a nullavezetőben összeadódnak, és tovább növelhetik azt
- A fázisonkénti áramokat 230 V-on és cos φ = 1 mellett becsüljük (egyfázisú fogyasztók): I = P / 230; cos φ < 1 terheléseknél el kell osztani cos φ-vel — cos φ = 0,85 esetén az áramok és a nullavezető-áram ~18 %-kal nőnek. Egy kiegyenlített háromfázisú áramkör (RST) egyenlően terhel mindhárom fázist
- Az ellenőrzés a teljes hálózat szintjén történik (az összes elosztó együtt), nem elosztónként — egy egyfázisú elosztó helyileg „kiegyenlítetlen”, globálisan viszont kiegyenlített lehet
Háromfázisú kiegyenlítés — lépésről lépésre
Az aszimmetria meghatározásától a nullavezető-áramig, a szabványos alapig és a kiegyenlítési módszerig.
A. Mi a háromfázisú aszimmetria
Három, 120°-kal eltolt fázis
A háromfázisú hálózat három, 120°-kal eltolt váltakozó feszültséget szolgáltat: az R, S és T fázist. Az egyfázisú fogyasztók (aljzatok, világítás, háztartási gépek) egyenként, egyetlen fázisra csatlakoznak.
Egyenlő terhelés → tehermentes nulla
Ha a teljesítmény egyenlően oszlik el a három fázis között, a vonali áramok vektoriálisan kioltják egymást, és a nullavezetőn (N) átfolyó áram nulla vagy minimális. Az egyenlőtlen elosztás terheli a nullavezetőt és kiegyenlítetlenné teszi a feszültségeket: a nullavezetőn eső feszültség elmozdítja a csillagpontot, és a fázis–nulla feszültségek egyenlőtlenek lesznek.
B. Az aszimmetria képlete
Viszonyítsd az eltérést az átlaghoz
aszimmetria% = (P_max − P_min) / P_átlag × 100
P_max és P_min a legjobban és legkevésbé terhelt fázis teljesítménye; P_átlag = (R + S + T) / 3.
Példa
R = 5 kW, S = 3 kW, T = 1 kW → átlag = 3 kW → aszimmetria = (5 − 1) / 3 × 100 = 133 %.
≤ 15 %
kiegyenlített
16–30 %
figyelem
> 30 %
hiba
A 15 % / 30 % küszöbök mérnöki konvenciók (a V43 szabály), nem az I7-2011 számszerű határai.
C. A nullavezetőn átfolyó áram
A három áram vektoriális összege
I_N = √(I_R² + I_S² + I_T² − I_R·I_S − I_S·I_T − I_T·I_R)
A képlet azonos cos φ melletti lineáris terhelésekre érvényes (120°-kal eltolt áramok). I_R = I_S = I_T esetén I_N = 0.
A 3. rendű harmonikusok növelik a nullát
A nemlineáris terhelések (LED, kapcsolóüzemű tápok) 3. rendű harmonikusokat juttatnak a hálózatba, amelyek a nullavezetőben összeadódnak, nem oltják ki egymást. Az 5.2.4.6.1. cikkely c) pontja a fázisokéval azonos keresztmetszetű nullavezetőt ír elő, ha szintjük 15 % és 33 % közé esik; 33 % felett az 5.2.4.6.2. cikkely a fázisvezetőnél nagyobb nullavezetőt követel.
D. Szabványos alap — I7-2011
3.1.5.8. cikkely — I7-2011
„A villamos fogyasztók fázisokra, illetve betápláló áramkörökre való elosztását úgy kell elvégezni, hogy a fázisok lehető legkiegyenlítettebb terhelése biztosított legyen.”
5.2.4.6.1 (d) cikkely — a nullavezető keresztmetszete
„A nullavezető keresztmetszetének ... egyenlőnek kell lennie a fázisvezetők keresztmetszetével ... d) ha normál üzemben nincs biztosítva a fázisok és a nulla közötti kiegyenlítés (például a világítási és aljzat-elosztóknál).”
5.2.4.6.3. cikkely — kisebb nulla csak 16 mm2 réz / 25 mm2 alumínium felett, az a) és b) feltétellel
„Azokban a többfázisú áramkörökben, ahol a fázisvezetők keresztmetszete nagyobb 16 mm2 réznél vagy 25 mm2 alumíniumnál, a nullavezető keresztmetszete kisebb lehet a fázisvezetőkénél, ha teljesülnek a következő feltételek: a) az áramkörön normál üzemben átvitt terhelés kiegyenlítetten oszlik el a fázisok között, és a 3. rendű és annak többszöröseit adó harmonikusok szintje nem haladja meg a 15 %-ot a fázisvezetőben; b) a nullavezető túláram ellen védett (lásd a 4.3.2. alfejezetet). A nullavezető keresztmetszete nem lehet kisebb az 5.32. mellékletben előírtnál.”
A V43 szabály által használt 15 %-os és 30 %-os küszöb a mérnöki gyakorlatból ered, nem a szabvány számszerű határai — a 3.1.5.8. cikkely csak „a lehető legkiegyenlítettebb terhelést” írja elő.
E. Hogyan egyenlítesz ki a gyakorlatban
Oszd el a nagy fogyasztókat sorra
A ≥ 3 kW-os fogyasztókat egyenként helyezd minden fázisra, R → S → T sorrendben forgatva. A „legnagyobbat a legkevésbé terhelt fázisra” (LPT) algoritmus — ez van az „Automatikus kiegyenlítés” gomb mögött — gyorsan ad jó elosztást, de nem garantálja a minimumot: az alábbi készleten 13 %-ig jut, míg két fogyasztó kézi áthelyezésével ~10 %-ra mész le.
Ellenőrizd a teljes hálózat szintjén
Add össze az azonos fázison lévő terheléseket az összes elosztóból (fő + alelosztók). Egy egyfázisú elosztó helyileg „kiegyenlítetlen”, globálisan viszont tökéletesen kiegyenlített lehet.
Dokumentáld minden áramkör fázisát
Jegyezd fel minden áramkörhöz rendelt fázist az átadáskor (üzembe helyezés) leadott szétbontott kapcsolási rajzon, hogy az ellenőrzés reprodukálható legyen.
F. Az egyidejűségi tényező (mit egyenlítesz ki valójában)
Beépített teljesítmény vs. felvett teljesítmény
Pa = Pi × k_u × k_s
k_s (egyidejűség) = az egyszerre üzemelő teljesítmény / a beépített teljesítmény; k_u (kihasználás) = egy fogyasztó valós teljesítménye / a beépített teljesítménye. Nem minden fogyasztó megy egyszerre maximumon.
Az EGYIDEJŰ terhelést egyenlíted ki, nem a beépítettet
A vezetőkön és a nullavezetőn csak a tényleges (felvett) teljesítmény folyik át. Ezért a fázisokra való elosztást a Pa alapján végezzük, nem az adattáblák összege alapján. Pl.: Pi = 12 kW, k_u = 0,5, k_s = 1 → Pa = 6 kW, ezt kell kiegyenlíteni R/S/T között.
Art. 3.2.1.2 / 3.2.2.1 — I7-2011
„A felvett teljesítmény meghatározásához ... figyelembe kell venni az egyidejűségi tényezőt (k_s) és a kihasználási tényezőt (k_u). ... Pa = Pi · k_u · k_s.” (tájékoztató értékek a 3.3–3.5 táblázatokban)
Részletek és értéktáblázatok (k_u, k_s lakástípusonként): az „Egyidejűségi tényezők” című cikk a blogon.
Gyakorlatok — válaszd ki a helyes lehetőséget
Minden lépést a helyes válasz kiválasztásával jársz végig. Hibás? Próbáld újra.
Aszimmetria — lakás
Egy lakásban R = 4 kW, S = 2 kW, T = 1 kW (egyfázisú fogyasztók a három fázison).
1. lépés: Mekkora a fázisonkénti átlagteljesítmény?
Újraelosztás — az optimális fázis
Az elosztón R = 3 kW, S = 3 kW, T = 1 kW. Hozzáadsz egy új, 2 kW-os fogyasztót.
1. lépés: Melyik fázisra teszed a kiegyenlítéshez?
Nullavezető-áram — kiegyenlített hálózat
Tökéletesen egyenlő, rezisztív terhelések a három fázison: R = S = T = 3 kW.
1. lépés: Mekkora a nullavezetőn átfolyó áram?
Egyidejűség — a kiegyenlítendő teljesítmény
2–3 szobás lakás, Pi = 12 kW: kihasználási tényező k_u = 0,5 (3.3 táblázat) és egyidejűségi tényező k_s = 1 (egyetlen lakás, 3.4 táblázat).
1. lépés: Mekkora a felvett teljesítmény, Pa = Pi × k_u × k_s?
Gyakorlatok — minden lépést te számolsz
Most te adod meg minden lépés értékét. Tippet kapsz, ha hibázol.
Aszimmetria — te számolod
Egy elosztón R = 5 kW, S = 3 kW, T = 1 kW.
1. lépés: A fázisonkénti átlagteljesítmény = ?
Nullavezető-áram — három egyenlőtlen áram
Fázisáramok (rezisztív terhelések): I_R = 10 A, I_S = 6 A, I_T = 2 A.
1. lépés: A nullavezető-áram I_N = ?
Cél-kiegyenlítés — tökéletes elosztás
Hálózat 12 kW egyfázisú fogyasztóval, tökéletesen elosztva a három fázison (cos φ = 1).
1. lépés: A fázisonkénti teljesítmény = ?
Egyidejűség — felvett teljesítmény
Villa Pi = 20 kW-tal és k_u = 0,6 kihasználási tényezővel (3.3 táblázat). A villa elosztójára a tervező k_s = 0,83 értéket vesz fel — a 3.4 táblázatban ez az érték 4–6 lakáshoz tartozik, egyetlen lakásnál a táblázat 1-et ad; a 3.2.1.2. cikkely a tényezőket a tervezőre bízza.
1. lépés: A felvett teljesítmény Pa = Pi × k_u × k_s = ?
Gyakorlatok — közvetlen válasz
Egyedül oldod meg, és megadod a végső választ. A lépésről lépésre megoldás szükség esetén elérhető.
Aszimmetria közvetlenül
R = 6 kW, S = 4 kW, T = 2 kW. Mekkora az aszimmetria (százalék)?
Nullavezető-áram — egy hiányzó fázis
I_R = 16 A, I_S = 16 A, I_T = 0 A. Mekkora a nullavezetőn átfolyó áram (A)?
Nullavezető-áram — három terhelés
I_R = 20 A, I_S = 12 A, I_T = 8 A. Mekkora a nullavezetőn átfolyó áram (A)?
Egyidejű teljesítmény közvetlenül
Pi = 15 kW beépítve, kihasználási tényező k_u = 1 (adott) és egyidejűségi tényező k_s = 0,6. Mekkora a felvett teljesítmény (kW)?
Hozzászólások
A hozzászólásokat közzététel előtt moderáljuk. Az e-mail-cím nem jelenik meg nyilvánosan.