Componenti Simmetrici

Il Metodo dei Componenti Simmetrici

In un sistema elettrico non bilanciato, le tensioni, le correnti e le impedenze di fase sono tipicamente disuguali. Per analizzare e risolvere tali sistemi, il metodo dei componenti simmetrici, noto anche come metodo a tre componenti, offre un approccio efficace. Questa tecnica semplifica i problemi complessi associati ai sistemi trifase non bilanciati. Sebbene sia applicabile a sistemi con qualsiasi numero di fasi, viene utilizzato principalmente in sistemi trifase.

Il processo prevede la risoluzione del sistema trifase non bilanciato nei suoi componenti simmetrici e poi la trasformazione dei risultati nel circuito reale. I componenti simmetrici sono categorizzati in tre tipi: il componente di sequenza positiva, il componente di sequenza negativa e il componente di sequenza zero.

Consideriamo un sistema fasore di tensione non bilanciato, come illustrato nella figura sottostante. Supponiamo che i fasori siano denotati come Va, Vb e Vc, seguendo la sequenza di fase Va, Vb, Vc. Per il componente di sequenza positiva, la sequenza di fase rimane la stessa, ovvero Va, Vb, Vc. In contrasto, il componente di sequenza negativa ha una sequenza di fase di Va, Vc, Vb, che è l'inverso dell'ordine di fase normale.

Componente di Sequenza PositivaIl componente di sequenza positiva è costituito da un insieme di tre fasori. Questi fasori condividono diverse caratteristiche chiave: hanno la stessa ampiezza, sono equidistanti di 120° l'uno dall'altro e mostrano la stessa sequenza di fase dei fasori originali non bilanciati. Ciò significa che se l'ordine di fase del sistema trifase originale non bilanciato è, ad esempio, Va, Vb, Vc, i componenti di sequenza positiva seguiranno l'ordine Va1, Vb1, Vc1 nello stesso modo sequenziale. La figura sottostante illustra il componente di sequenza positiva di un sistema trifase non bilanciato, mostrando chiaramente l'uniformità nell'ampiezza e la precisa separazione angolare dei fasori. Questo componente gioca un ruolo cruciale nell'analisi dei sistemi elettrici utilizzando il metodo dei componenti simmetrici, poiché rappresenta il comportamento bilanciato e normale all'interno di un sistema altrimenti non bilanciato.

Componente di Sequenza Negativa

Il componente di sequenza negativa comprende un insieme di tre fasori. Questi fasori possiedono caratteristiche distinte: hanno ampiezze identiche, sono separati angolarmente di 120° l'uno dall'altro e mostrano una sequenza di fase che è l'inverso dei fasori originali non bilanciati. Ad esempio, se la sequenza di fase del sistema trifase originale è Va−Vb−Vc, la sequenza di fase negativa seguirà l'ordine Va−Vc−Vb.

Questa inversione della sequenza di fase ha implicazioni significative per l'analisi del sistema elettrico, poiché può causare carichi non bilanciati, riscaldamento aumentato nelle apparecchiature elettriche e pulsazioni di coppia nelle macchine rotanti. La figura sottostante fornisce una rappresentazione visiva del componente di sequenza negativa, evidenziando le ampiezze uguali e l'ordinamento in senso antiorario (opposto alla sequenza normale) dei fasori. Comprendere il comportamento del componente di sequenza negativa è cruciale per diagnosticare e mitigare problemi nei sistemi elettrici trifase non bilanciati.

Componente di Sequenza Zero

Il componente di sequenza zero è caratterizzato da un insieme di tre fasori. Questi fasori condividono la stessa ampiezza e, in modo unico, mostrano uno spostamento di fase zero tra loro. In altre parole, tutti e tre i fasori nella sequenza di fase zero sono in perfetto allineamento di fase, diversamente dai componenti di sequenza positiva e negativa dove i fasori sono distanziati di 120°. Questa proprietà del componente di sequenza zero ha importanti implicazioni per l'analisi dei sistemi di potenza, specialmente in scenari relativi alla rilevazione di guasti e protezione, poiché può indicare condizioni anormali come guasti a terra su una singola linea.

La figura sottostante fornisce una chiara rappresentazione visiva del componente di sequenza zero, illustrando come questi fasori, uguali in ampiezza, coincidano tra loro a causa della mancanza di separazione angolare. Comprendere il comportamento e le caratteristiche del componente di sequenza zero è essenziale per analizzare in modo completo i sistemi trifase non bilanciati utilizzando il metodo dei componenti simmetrici.