Symetrické složky

Metoda symetrických složek

V nesymetrickém elektrickém systému jsou napětí proudy a fázové impedanční členy obvykle nerovné. Pro analýzu a řešení takových systémů nabízí metoda symetrických složek, také známá jako tříkomponentová metoda, efektivní přístup. Tato technika zjednodušuje komplexní problémy spojené s nesymetrickými třífázovými systémy. Ačkoli je použitelná pro systémy s libovolným počtem fází, je převážně využívána v třífázových systémech.

Proces zahrnuje rozdělení nesymetrického třífázového systému na jeho symetrické složky a následné transformace výsledků zpět do skutečného obvodu. Symetrické složky se dělí do tří typů: pozitivní sekvence, negativní sekvence a nulová fázová sekvence.

Uvažujme nesymetrický systém fázových vektorů napětí, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Předpokládejme, že fázové vektory jsou označeny jako Va, Vb a Vc, podle fázové posloupnosti Va, Vb, Vc. Pro pozitivní sekvenci zůstává fázová posloupnost stejná jako Va, Vb, Vc. Naopak negativní sekvence má fázovou posloupnost Va, Vc, Vb, což je opak normální fázové posloupnosti.

Pozitivní fázová sekvence Pozitivní fázová sekvence se skládá ze sady tří fázových vektorů. Tyto vektory mají několik klíčových charakteristik: jsou stejné velikosti, rovnoměrně umístěné ve 120° od sebe a vykazují stejnou fázovou posloupnost jako původní nesymetrické fázové vektory. To znamená, že pokud je fázové uspořádání původního nesymetrického třífázového systému, například Va, Vb, Vc, pozitivní sekvence bude také následovat pořadí Va1, Vb1, Vc1 ve stejném sekvenci. Následující diagram znázorňuje pozitivní sekvenci nesymetrického třífázového systému, jasně ukazující rovnost velikostí a přesné úhlové oddělení fázových vektorů. Tato složka hraje klíčovou roli v analýze elektrických systémů pomocí metody symetrických složek, protože reprezentuje vyrovnané, normální chování uvnitř jinak nesymetrického systému.

Negativní fázová sekvence

Negativní fázová sekvence se skládá ze sady tří fázových vektorů. Tyto vektory mají specifické charakteristiky: mají stejné velikosti, jsou uhlově odděleny o 120° od sebe a vykazují fázovou posloupnost, která je opačná k původním nesymetrickým fázovým vektorům. Například, pokud je fázová posloupnost původního třífázového systému Va−Vb−Vc, negativní fázová sekvence bude následovat pořadí Va−Vc−Vb.

Toto obrácení fázové posloupnosti má významné implikace pro analýzu elektrických systémů, protože může způsobit nesymetrické zatěžování, zvýšené ohřevy elektrického zařízení a pulsace točivého momentu v otáčivých strojích. Následující obrázek poskytuje vizuální reprezentaci negativní fázové sekvence, zdůrazňující stejné velikosti a protismyslné (opačné k normální sekvenci) uspořádání fázových vektorů. Porozumění chování negativní fázové sekvence je klíčové pro diagnostiku a odstraňování problémů v nesymetrických třífázových elektrických systémech.

Nulová fázová sekvence

Nulová fázová sekvence je charakterizována sadou tří fázových vektorů. Tyto vektory mají stejnou velikost a jedinečně vykazují nulové fázové posunutí mezi sebou. Jinými slovy, všechny tři fázové vektory v nulové fázové sekvenci jsou dokonale fázově zarovnané, na rozdíl od pozitivní a negativní sekvence, kde jsou fázové vektory odděleny 120°. Tato vlastnost nulové fázové sekvence má důležité implikace pro analýzu elektrických systémů, zejména v případech souvisejících s detekcí a ochranou před poruchami, protože může signalizovat neobvyklé stavy, jako je jednokřídlová zemní přechod.

Následující obrázek poskytuje jasnou vizuální reprezentaci nulové fázové sekvence, ilustrující, jak tyto vektory, stejné velikosti, splynou navzájem kvůli svému nedostatku uhlového oddělení. Porozumění chování a charakteristik nulové fázové sekvence je nezbytné pro komplexní analýzu nesymetrických třífázových systémů pomocí metody symetrických složek.