Symmetriske Komponenter

Metoden for symmetriske komponenter

I et ubalanceret elektrisk system er spændinger, strømme og faseresistancer typisk ulige. For at analysere og løse sådanne systemer tilbyder metoden for symmetriske komponenter, også kendt som trekomponentmetoden, en effektiv tilgang. Denne teknik forenkler de komplekse problemer, der er forbundet med ubalancerede trefase-systemer. Selvom den kan anvendes på systemer med et vilkårligt antal faser, bruges den hovedsageligt i trefase-systemer.

Processen indebærer at opdele det ubalancerede trefase-system i dets symmetriske komponenter og derefter transformere resultaterne tilbage til det faktiske kredsløb. Symmetriske komponenter inddeles i tre typer: den positive sekvenskomponent, den negative sekvenskomponent og den nul fase sekvenskomponent.

Lad os overveje et ubalanceret spændingsfasor-system, som illustreret i figuren nedenfor. Antag, at fasorerne er betegnet som Va, Vb, og Vc, i fasefølgen Va, Vb, Vc. For den positive sekvenskomponent forbliver fasefølgen samme som Va, Vb, Vc. I modsætning hertil har den negative sekvenskomponent en fasefølge af Va, Vc, Vb, hvilket er en omvendelse af den normale fasefølge.

Den positive fase sekvenskomponent består af et sæt af tre fasorer. Disse fasorer deler flere nøgleegenskaber: de er lige store, jævnt fordelt 120° fra hinanden, og viser samme fasefølge som de originale ubalancerede fasorer. Dette betyder, at hvis fasefølgen i det originale ubalancerede trefase-system for eksempel er Va, Vb, Vc, vil de positive sekvenskomponenter også følge rækken Va1, Vb1, Vc1 i samme sekventielle måde. Figuren nedenfor illustrerer den positive sekvenskomponent af et ubalanceret trefase-system, der klart viser enhed i størrelse og præcis vinkelafstand mellem fasorerne. Denne komponent spiller en afgørende rolle i analyse af elektriske systemer ved hjælp af metoden for symmetriske komponenter, da den repræsenterer den balancerede, normalagtige opførsel inden for ellers ubalanceret system.

Den negative fase sekvenskomponent

Den negative fase sekvenskomponent består af et sæt af tre fasorer. Disse fasorer har distinkte egenskaber: de har identiske størrelser, er vinkelvis adskilt med 120° fra hinanden, og viser en fasefølge, der er omvendt af de originale ubalancerede fasorer. For eksempel, hvis fasefølgen i det originale trefase-system er Va−Vb−Vc, vil den negative sekvensfølge følge rækken Va−Vc−Vb.

Denne omvendelse af fasefølgen har betydelige implikationer for analyse af elektriske systemer, da den kan forårsage ubalancerede belastninger, øget opvarmning i elektrisk udstyr, og drejningsmomentpulsationer i roterende maskiner. Figuren nedenfor giver en visuel repræsentation af den negative fase sekvenskomponent, der fremhæver de lige størrelser og den mod uret (modsat den normale sekvens) placering af fasorerne. Forståelsen af den negative fase sekvens' opførsel er afgørende for diagnosticering og mildning af problemer i ubalancerede trefase elektriske systemer.

Nul fase sekvenskomponent

Nul fase sekvenskomponenten er karakteriseret ved et sæt af tre fasorer. Disse fasorer deler samme størrelse og viser unikt ingen faseforskydning fra hinanden. Med andre ord er alle tre fasorer i nul fase sekvens i perfekt faseoverensstemmelse, imod de positive og negative sekvenskomponenter, hvor fasorerne er placeret 120° fra hinanden. Denne egenskab hos nul fase sekvenskomponenten har vigtige implikationer for analyse af strømsystemer, især i forbindelse med fejlregistrering og -beskyttelse, da den kan indikere anormale tilstande som énled-fjerning til jord.

Figuren nedenfor giver en klar visuel illustration af nul fase sekvenskomponenten, der viser, hvordan disse fasorer, der er lige store, falder sammen på grund af mangel på vinkelafstand. Forståelsen af nul fase sekvenskomponentens opførsel og egenskaber er afgørende for en omfattende analyse af ubalancerede trefase-systemer ved hjælp af metoden for symmetriske komponenter.