רכיבים סימטריים

השיטה של רכיבים סימטריים

במערכת חשמלית לא מאוזנת, מתחים, זרמים ומחסומים פאזיים הם בדרך כלל בלתי שווים. כדי לנתח ולפתור מערכות כאלה, השיטה של רכיבים סימטריים, הידועה גם בשם שיטת שלושת הרכיבים, מציעה גישה יעילה. טכניקה זו מפשטת את הבעיות המורכבות הקשורות למערכות תלת-פאזיות לא מאוזנות. אם כי ניתן ליישם אותה במערכות עם כל מספר של פאזה, היא משמשת בעיקר במערכות תלת-פאזיות.

התהליך כולל פירוק המערכת התלת-פאזית לא מאוזנת למרכיביה הסימטריים ולאחר מכן הוספת התוצאות בחזרה המעגל האמיתי. המרכיבים הסימטריים ממיינים לשני סוגים: המרכיב הסדר חיובי, המרכיב הסדר שלילי והמרכיב הסדר אפס.

נניח מערכת פאזור מתח לא מאוזנת, כפי שמוצג בשרטוט להלן. נניח שהפאזורים מסומנים כ-Va, Vb, ו-Vc, לפי סדר הפאזה Va, Vb, Vc. עבור המרכיב הסדר חיובי, סדר הפאזה נשאר אותו הדבר כמו Va, Vb, Vc. לעומת זאת, המרכיב הסדר שלילי יש לו סדר פאזה של Va, Vc, Vb, שהוא הפוך לסידור הנורמלי של הפאזה.

מרכיב הסדר חיובי מרכיב הסדר החיובי מורכב מקבוצה של שלושה פאזורים. הפאזורים האלה חולקים כמה מאפיינים מפתח: הם שווים בעוצמה, ממוקמים באופן אחיד במרחק 120° אחד מהשני, ומראים את אותו סדר פאזה כמו הפאזורים המקוריים לא מאוזנים. זה אומר שאם סדר הפאזה של המערכת התלת-פאזית המקורית לא מאוזנת הוא, למשל, Va, Vb, Vc, המרכיבים הסדר חיובי יתנהלו בסדר Va1, Vb1, Vc1 באותו סדר. השרטוט להלן מדגים את מרכיב הסדר החיובי של מערכת תלת-פאזית לא מאוזנת, מראה בבירור את האחידות בעוצמה והפרדת הזוויות המדויקת של הפאזורים. מרכיב זה משחק תפקיד חשוב בתהליך ניתוח מערכות חשמליות בשיטת רכיבי הסימטריה, שכן הוא מייצג את ההתנהגות המאזנת, הדומה לנורמלית, בתוך המערכת אחרת לא מאוזנת.

מרכיב הסדר שלילי

מרכיב הסדר השלילי מורכב מקבוצה של שלושה פאזורים. הפאזורים הללו מתאפיינים במספר מאפיינים: הם בעלי עוצמות זהות, מופרדים זויתית ב-120° אחד מהשני, ומראים סדר פאזה הפוך לפאזורים המקוריים לא מאוזנים. לדוגמה, אם סדר הפאזה של המערכת התלת-פאזית המקורית הוא Va−Vb−Vc, המרכיב הסדר שלילי יתנהל בסדר Va−Vc−Vb.

הפיכת סדר הפאזה יש לה השלכות משמעותיות לנתח מערכות חשמליות, שכן היא יכולה לגרום עומסים לא מאוזנים, חימום מוגבר בציוד חשמלי, ופאלסים של מומנט במכונות מסובבות. השרטוט להלן מספק תיאור חזותי של מרכיב הסדר השלילי, מדגיש את העוצמות השוות והסדר נגד כיוון השעון (הפוך לסדר הנורמלי) של הפאזורים. הבנה של התנהגות המרכיב הסדר השלילי היא קריטית לאבחון וטיפול בבעיות במערכות תלת-פאזיות לא מאוזנות.

מרכיב הסדר אפס

מרכיב הסדר אפס מתאפיין בקבוצה של שלושה פאזורים. הפאזורים הללו חולקים את אותה העוצמה, ובאופן ייחודי, הם מראים הזזה פאזית אפס אחת מהשנייה. במילים אחרות, שלושת הפאזורים במרכיב הסדר אפס הם בהארמון מושלם, בניגוד למרכיבי הסדר החיובי והשלילי בהם הפאזורים מפוזרים במרחק 120°. תכונה זו של מרכיב הסדר אפס יש לה השלכות חשובות לנתח מערכות חשמל, במיוחד בסצנריות הקשורות לאיתור תקלות והגנה, שכן היא יכולה לרמז על מצבים חריגים כגון תקלה חד-קוית אל הקרקע.

השרטוט להלן מספק תיאור חזותי ברור של מרכיב הסדר אפס, מדגים כיצד הפאזורים, שווים בעוצמה, מתלכדים זה עם זה בשל חוסר ההפרדה הזוויתית. הבנה של ההתנהגות והמאפיינים של מרכיב הסדר אפס היא חיונית לנתח בצורה מקיפה מערכות תלת-פאזיות לא מאוזנות בשיטת רכיבי הסימטריה.