Symmetrische Componenten

De Methode van Symmetrische Componenten

In een ongebalanceerd elektrisch systeem zijn de spanningen, stromen en faserimpedanties meestal ongelijk. Om dergelijke systemen te analyseren en op te lossen, biedt de methode van symmetrische componenten, ook bekend als de drie-componentenmethode, een effectieve aanpak. Deze techniek vereenvoudigt de complexe problemen die gepaard gaan met ongebalanceerde driefase-systemen. Hoewel toepasbaar op systemen met elke hoeveelheid fasen, wordt het voornamelijk gebruikt in driefase-systemen.

Het proces bestaat uit het ontbinden van het ongebalanceerde driefase-systeem in zijn symmetrische componenten en vervolgens de resultaten terugtransformeren naar het werkelijke circuit. De symmetrische componenten worden ingedeeld in drie typen: de positieve sequentiecomponent, de negatieve sequentiecomponent en de nul fase-sequentiecomponent.

Laten we een ongebalanceerd spanningsfasorsysteem overwegen, zoals weergegeven in de figuur hieronder. Neem aan dat de fasors aangeduid worden als Va, Vb en Vc, volgens de fasevolgorde Va, Vb, Vc. Voor de positieve sequentiecomponent blijft de fasevolgorde hetzelfde als Va, Vb, Vc. In tegenstelling daarmee heeft de negatieve sequentiecomponent een fasevolgorde van Va, Vc, Vb, wat de omgekeerde volgorde is van de normale fasevolgorde.

Positieve Fase Sequentie ComponentDe positieve fase-sequentiecomponent bestaat uit een set van drie fasors. Deze fasors delen enkele belangrijke kenmerken: ze hebben dezelfde grootte, zijn gelijkmatig 120° van elkaar verwijderd en vertonen dezelfde fasevolgorde als de oorspronkelijke ongebalanceerde fasors. Dit betekent dat als de fasevolgorde van het oorspronkelijke ongebalanceerde driefase-systeem bijvoorbeeld Va, Vb, Vc is, de positieve sequentiecomponenten ook de volgorde Va1, Vb1, Vc1 zullen volgen in dezelfde sequentiële manier. De onderstaande afbeelding illustreert de positieve sequentiecomponent van een ongebalanceerd driefase-systeem, waarbij de uniformiteit in grootte en de precieze hoekafstand van de fasors duidelijk wordt getoond. Deze component speelt een cruciale rol in de analyse van elektrische systemen met behulp van de methode van symmetrische componenten, omdat deze de evenwichtige, normale gedragingen binnen het anderszins ongebalanceerde systeem vertegenwoordigt.

Negatieve Fase Sequentie Component

De negatieve fase-sequentiecomponent bestaat uit een set van drie fasors. Deze fasors hebben specifieke kenmerken: ze hebben identieke groottes, zijn hoekmatig 120° van elkaar verwijderd en vertonen een fasevolgorde die de omgekeerde is van de oorspronkelijke ongebalanceerde fasors. Bijvoorbeeld, als de fasevolgorde van het oorspronkelijke driefase-systeem Va−Vb−Vc is, zal de negatieve fase-sequentie de volgorde Va−Vc−Vb volgen.

Deze omkering van de fasevolgorde heeft significante implicaties voor de analyse van elektrische systemen, omdat het kan leiden tot ongebalanceerde belastingen, verhoogde verhitting van elektrische apparatuur en koppel-pulsaties in draaiende machines. De onderstaande figuur geeft een visuele weergave van de negatieve fase-sequentiecomponent, waarbij de gelijke groottes en de tegen-clockwise (tegenovergesteld aan de normale volgorde) rangschikking van de fasors worden benadrukt. Het begrijpen van het gedrag van de negatieve fase-sequentie is cruciaal voor het diagnosticeren en beheersen van problemen in ongebalanceerde driefase-elektrische systemen.

Nul Fase Sequentie Component

De nul fase-sequentiecomponent wordt gekenmerkt door een set van drie fasors. Deze fasors hebben dezelfde grootte en tonen uniek genoeg geen faseverschuiving ten opzichte van elkaar. Met andere woorden, alle drie de fasors in de nul fase-sequentie staan perfect in fase, in tegenstelling tot de positieve en negatieve sequentiecomponenten waar de fasors 120° van elkaar verwijderd zijn. Dit kenmerk van de nul fase-sequentiecomponent heeft belangrijke implicaties voor de analyse van energie-systemen, vooral in scenario's gerelateerd aan foutdetectie en -bescherming, omdat het kan wijzen op abnormale toestanden zoals enkele-lijn-naar-aarde-fouten.

De onderstaande figuur geeft een duidelijke visuele weergave van de nul fase-sequentiecomponent, waarin wordt getoond hoe deze fasors, gelijk in grootte, samenvallen met elkaar vanwege hun gebrek aan hoekafstand. Het begrijpen van het gedrag en de kenmerken van de nul fase-sequentiecomponent is essentieel voor een grondige analyse van ongebalanceerde driefase-systemen met behulp van de methode van symmetrische componenten.