Symmetriset komponentit

Symmetristen komponenttien menetelmä

Epätasapainossa olevassa sähköjärjestelmässä jännitteet, virrat ja vaiheimpedanssit ovat yleensä epätasa-arvoisia. Tällaisten järjestelmien analysointiin ja ratkaisemiseen symmetristen komponenttien menetelmä, myös tunnettu kolmen komponentin menetelmänä, tarjoaa tehokkaan lähestymistavan. Tämä teknikka yksinkertaistaa epätasapainoisia kolmivaihejärjestelmiin liittyviä ongelmia. Vaikka sitä voidaan soveltaa mihin tahansa vaihemäärään, se käytetään pääasiassa kolmivaihejärjestelmissä.

Prosessissa epätasapainoinen kolmivaihejärjestelmä hajotetaan sen symmetriseen komponentteihin, ja tulokset muutetaan takaisin todelliseen piiriin. Symmetriset komponentit jaetaan kolmeen tyyppiin: positiivinen sekvenssikomponentti, negatiivinen sekvenssikomponentti ja nollasekvenssikomponentti.

Katsotaanpa epätasapainoista jännitefasoria, kuten alla olevassa kuvassa on havainnollistettu. Oletetaan, että fasorit merkitään Va, Vb ja Vc, vaihejärjestyksessä Va, Vb, Vc. Positiivisen sekvenssin komponentin käsittelyssä vaihejärjestys pysyy samana eli Va, Vb, Vc. Toisaalta, negatiivisen sekvenssin komponentin vaihejärjestys on Va, Vc, Vb, mikä on normaalin vaihejärjestyksen vastakohta.

Positiivinen sekvenssikomponentti koostuu kolmesta fasorista. Nämä fasorit jakavat useita keskeisiä ominaisuuksia: ne ovat yhtä suuret, tasaisesti 120° erossa toisistaan ja näyttävät samaa vaihejärjestystä kuin alkuperäiset epätasapainoiset fasorit. Tämä tarkoittaa, että jos alkuperäisen epätasapainoisen kolmivaihejärjestelmän vaihejärjestys on esimerkiksi Va, Vb, Vc, positiiviset sekvenssikomponentit seuraavat myös järjestystä Va1, Vb1, Vc1 samalla tavalla. Alla oleva kaavio havainnollistaa epätasapainoisen kolmivaihejärjestelmän positiivisen sekvenssikomponentin, selkeästi näyttäen fasorien magnitudin tasaisuuden ja täsmällisen kulman eron. Tämä komponentti on avainasemassa sähköjärjestelmien analysoinnissa symmetristen komponenttien menetelmällä, sillä se edustaa tasapainoista, normaalimainen käyttäytymistä muuten epätasapainoisessa järjestelmässä.

Negatiivinen sekvenssikomponentti

Negatiivinen sekvenssikomponentti koostuu kolmesta fasorista. Nämä fasorit omistavat erityisiä ominaisuuksia: niillä on samat magnitudit, ne ovat kulmassa 120° erossa toisistaan ja niiden vaihejärjestys on alkuperäisten epätasapainoisten fasorien vastakohta. Esimerkiksi, jos alkuperäisen kolmivaihejärjestelmän vaihejärjestys on Va−Vb−Vc, negatiivinen sekvenssi seuraa järjestystä Va−Vc−Vb.

Tämä vaihejärjestyksen kääntö on merkittävä sähköjärjestelmien analysoinnille, sillä se voi aiheuttaa epätasapainoisen kuorman, lisääntyneitä lämpökuormia sähkövarusteissa ja torque-pulsauksia pyörimälaitteissa. Alla oleva kuva antaa visuaalisen esityksen negatiivisesta sekvenssikomponentista, korostamalla yhtä suuria magnituksia ja vastakkaiseen suuntaan (normaalin sekvenssin vastakohtana) järjestettyjä fasoreita. Negatiivisen sekvenssin käyttäytymisen ymmärtäminen on välttämätöntä diagnosoimaan ja lievittämään ongelmia epätasapainoisissa kolmivaihe-sähköjärjestelmissä.

Nollasekvenssikomponentti

Nollasekvenssikomponentti luonnehditaan kolmen fasorin ryhmällä. Nämä fasorit jakavat samoja magnituksia ja, ainutlaatuisesti, näyttävät nollan vaihe-erottumisen toisistaan. Toisin sanoen kaikki kolme fasoria nollasekvenssissä ovat täydellisessä vaihekohtaisessa yhteneväisyydessä, erottuen positiivisista ja negatiivisista sekvenssikomponenteista, joissa fasorit ovat 120° erossa. Tämä nollasekvenssikomponentin ominaisuus on tärkeä sähköjärjestelmien analysoinnissa, erityisesti sijaintitarkastuksessa ja suojauksessa, sillä se voi viitata poikkeuksellisiin tilanteisiin, kuten yhden linjan maan sijaintiin.

Alla oleva kuva antaa selkeän visuaalisen esityksen nollasekvenssikomponentista, havainnollistaen, miten nämä fasorit, jotka ovat yhtä suuret, yhtyvät toisiinsa niiden kulman eron puuttuessa. Nollasekvenssikomponentin käyttäytymisen ja ominaisuuksien ymmärtäminen on olennaista epätasapainoisten kolmivaihejärjestelmien perusteelliselle analysoinnille symmetristen komponenttien menetelmällä.