Symmetriske komponenter

Metoden for symmetriske komponenter

I et ubalansert elektrisk system er spenninger, strømmer og faseimpedanser typisk ulike. For å analysere og løse slike systemer tilbyr metoden for symmetriske komponenter, også kjent som den trekomponentmetoden, en effektiv tilnærming. Denne teknikken forenkler de komplekse problemene knyttet til ubalanserte tre-fase systemer. Mens den kan brukes i systemer med ethvert antall faser, blir den hovedsakelig brukt i tre-fase systemer.

Prosesseringen innebærer å bryte ned det ubalanserte tre-fase systemet i dets symmetriske komponenter, og deretter transformere resultatene tilbake til det faktiske kretssystemet. Symmetriske komponenter er kategorisert i tre typer: den positive sekvenskomponenten, den negative sekvenskomponenten, og den nulphase sekvenskomponenten.

La oss betrakte et ubalansert spenningsfasor system, som illustrert i figuren nedenfor. Anta at fasorene er betegnet som Va, Vb, og Vc, etter fasefølgen Va, Vb, Vc. For den positive sekvenskomponenten forblir fasefølgen den samme, nemlig Va, Vb, Vc. I motsetning til dette har den negative sekvenskomponenten en fasefølge av Va, Vc, Vb, som er motsatt den normale fasefølgen.

Den positive fase sekvenskomponenten består av en sett med tre fasorer. Disse fasorene deler flere viktige egenskaper: de er like store, jevnt fordelt 120° fra hverandre, og viser samme fasefølge som de opprinnelige ubalanserte fasorene. Dette betyr at hvis fasefølgen i det opprinnelige ubalanserte tre-fase systemet for eksempel er Va, Vb, Vc, vil de positive sekvenskomponentene også følge rekkefølgen Va1, Vb1, Vc1 på samme måte. Figuren nedenfor viser den positive sekvenskomponenten i et ubalansert tre-fase system, og viser klart uniformiteten i størrelsen og den præse angulære separasjonen av fasorene. Denne komponenten spiller en viktig rolle i analyse av elektriske systemer ved hjelp av metoden for symmetriske komponenter, da den representerer den balanserte, normal-lignende oppførselen innenfor det ellers ubalanserte systemet.

Den negative fase sekvenskomponenten

Den negative fase sekvenskomponenten består av et sett med tre fasorer. Disse fasorene har unike egenskaper: de har identiske størrelser, er angulært separert med 120° fra hverandre, og viser en fasefølge som er motsatt den opprinnelige ubalanserte fasorene. Hvis fasefølgen i det opprinnelige tre-fase systemet for eksempel er Va-Vb-Vc, vil den negative fase sekvensen følge rekkefølgen Va-Vc-Vb.

Denne omvendte fasefølgen har betydelige implikasjoner for analyse av elektriske systemer, da den kan forårsake ubalanserte belastninger, økt varming i elektrisk utstyr, og momentpulsasjoner i roterende maskiner. Figuren nedenfor gir en visuell fremstilling av den negative fase sekvenskomponenten, og fremhever de like størrelsene og den motsatte (mot klokka) plasseringen av fasorene. Å forstå oppførselen til den negative fase sekvensen er viktig for diagnostisering og begrensning av problemer i ubalanserte tre-fase elektriske systemer.

Den nulphase sekvenskomponenten

Den nulphase sekvenskomponenten karakteriseres ved et sett med tre fasorer. Disse fasorene har samme størrelse, og unikt nok, viser ingen faseforskyvning fra hverandre. Med andre ord, alle tre fasorene i den nulphase sekvensen er i perfekt fasejustering, i motsetning til de positive og negative sekvenskomponentene der fasorene er plassert 120° fra hverandre. Denne egenskapen hos den nulphase sekvenskomponenten har viktige implikasjoner for analyse av strømsystemer, spesielt i situasjoner relatert til feiloppdagelse og beskyttelse, da den kan indikere uvanlige forhold som enenkabel til jordfeil.

Figuren nedenfor gir en klar visuell fremstilling av den nulphase sekvenskomponenten, og viser hvordan disse fasorene, som er like store, kolliderer med hverandre grunnet mangel på angulær separasjon. Å forstå oppførselen og egenskapene til den nulphase sekvenskomponenten er essensielt for en fullstendig analyse av ubalanserte tre-fase systemer ved hjelp av metoden for symmetriske komponenter.