مؤلفهای متقارن

روش مولفه‌های متقارن

در یک سیستم الکتریکی نامتعادل، ولتاژها، جریان‌ها و مقاومت‌های فازی معمولاً مساوی نیستند. برای تحلیل و حل این نوع سیستم‌ها، روش مولفه‌های متقارن که به آن روش سه‌مولفه‌ای نیز گفته می‌شود، یک رویکرد مؤثر ارائه می‌دهد. این تکنیک مشکلات پیچیده مرتبط با سیستم‌های سه‌فازی نامتعادل را ساده می‌کند. اگرچه این روش قابل استفاده در سیستم‌های با هر تعداد فاز است، اما بیشتر در سیستم‌های سه‌فازی استفاده می‌شود.

فرآیند شامل تجزیه سیستم سه‌فازی نامتعادل به مولفه‌های متقارنش و سپس تبدیل نتایج به مدار واقعی است. مولفه‌های متقارن به سه نوع تقسیم‌بندی می‌شوند: مولفه دنباله مثبت، مولفه دنباله منفی و مولفه دنباله صفر.

فرض کنید یک سیستم فازوری ولتاژ نامتعادل داریم، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. فرض کنید فازورها با Va، Vb و Vc نشان داده شده‌اند و دنباله فازی آن‌ها Va، Vb، Vc است. برای مولفه دنباله مثبت، دنباله فازی همان Va، Vb، Vc باقی می‌ماند. در مقابل، مولفه دنباله منفی دنباله فازی Va، Vc، Vb دارد که معکوس ترتیب فازی عادی است.

مولفه دنباله مثبت مولفه دنباله مثبت شامل مجموعه‌ای از سه فازور است. این فازورها چند ویژگی کلیدی مشترک دارند: آن‌ها در اندازه مساوی هستند، با فاصله ۱۲۰ درجه از یکدیگر قرار دارند و دنباله فازی مشابه فازورهای نامتعادل اصلی دارند. این بدان معناست که اگر ترتیب فازی سیستم سه‌فازی نامتعادل اصلی مثلاً Va، Vb، Vc باشد، مولفه‌های دنباله مثبت نیز به ترتیب Va1، Vb1، Vc1 خواهند بود. شکل زیر مولفه دنباله مثبت یک سیستم سه‌فازی نامتعادل را نشان می‌دهد که به وضوح یکنواختی در اندازه و جداسازی زاویه‌ای دقیق فازورها را نشان می‌دهد. این مولفه نقش مهمی در تحلیل سیستم‌های الکتریکی با استفاده از روش مولفه‌های متقارن دارد، زیرا رفتار تعادلی و معمولی را در یک سیستم نامتعادل نشان می‌دهد.

مولفه دنباله منفی

مولفه دنباله منفی شامل مجموعه‌ای از سه فازور است. این فازورها ویژگی‌های متمایزی دارند: آن‌ها در اندازه مساوی هستند، با فاصله ۱۲۰ درجه از یکدیگر قرار دارند و دنباله فازی معکوس فازورهای نامتعادل اصلی دارند. به عنوان مثال، اگر دنباله فازی سیستم سه‌فازی اصلی Va−Vb−Vc باشد، مولفه دنباله منفی به ترتیب Va−Vc−Vb خواهد بود.

این معکوس شدن دنباله فازی تأثیرات مهمی در تحلیل سیستم‌های الکتریکی دارد، زیرا می‌تواند باعث بارهای نامتعادل، افزایش گرمایش در تجهیزات الکتریکی و نوسان‌های گشتاور در ماشین‌های چرخان شود. شکل زیر نمایی تصویری از مولفه دنباله منفی را ارائه می‌دهد که اندازه‌های مساوی و ترتیب ضد ساعت‌گرد (معکوس ترتیب عادی) فازورها را نشان می‌دهد. درک رفتار مولفه دنباله منفی برای تشخیص و کاهش مشکلات در سیستم‌های سه‌فازی نامتعادل ضروری است.

مولفه دنباله صفر

مولفه دنباله صفر با مجموعه‌ای از سه فازور مشخص می‌شود. این فازورها اندازه یکسانی دارند و به طور منحصر به فرد، جابجایی فازی صفر از یکدیگر دارند. به عبارت دیگر، همه سه فازور در دنباله صفر در تراز فازی کامل هستند، در حالی که در مولفه‌های دنباله مثبت و منفی فازورها با فاصله ۱۲۰ درجه از یکدیگر قرار دارند. این ویژگی مولفه دنباله صفر تأثیرات مهمی در تحلیل سیستم‌های توزیع برق دارد، به ویژه در سناریوهای مربوط به تشخیص و حفاظت از خطاهایی مانند خطاها در خط تک‌فاز به زمین.

شکل زیر نمایی واضح از مولفه دنباله صفر را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد این فازورها که در اندازه مساوی هستند، به دلیل عدم جداسازی زاویه‌ای با یکدیگر هم‌تراز هستند. درک رفتار و ویژگی‌های مولفه دنباله صفر برای تحلیل کامل سیستم‌های سه‌فازی نامتعادل با استفاده از روش مولفه‌های متقارن ضروری است.