Składowe symetryczne

Metoda składowych symetrycznych

W niezrównoważonym systemie elektrycznym napięcia, prądy i impedancje faz są zazwyczaj nierówne. Aby analizować i rozwiązywać takie układy, metoda składowych symetrycznych, znana również jako metoda trzech składowych, oferuje skuteczne podejście. Ta technika upraszcza złożone problemy związane z niezrównoważonymi systemami trójfazowymi. Choć jest stosowana w systemach o dowolnej liczbie faz, najczęściej wykorzystywana jest w systemach trójfazowych.

Proces polega na rozdzieleniu niezrównoważonego systemu trójfazowego na jego składowe symetryczne, a następnie przekształceniu wyników z powrotem do rzeczywistego obwodu. Składowe symetryczne dzielą się na trzy typy: składowa sekwencji dodatniej, składowa sekwencji ujemnej i składowa sekwencji zerowej.

Rozważmy niezrównoważony system fazorów napięcia, jak pokazano na poniższym rysunku. Przyjmijmy, że fazorów oznaczono jako Va, Vb i Vc, zgodnie z kolejnością faz Va, Vb, Vc. Dla składowej sekwencji dodatniej, kolejność faz pozostaje taka sama, jak Va, Vb, Vc. Z kolei składowa sekwencji ujemnej ma kolejność faz Va, Vc, Vb, co jest odwróceniem normalnej kolejności faz.

Składowa sekwencji dodatniejSkładowa sekwencji dodatniej składa się z zestawu trzech fazorów. Te fatory mają kilka kluczowych cech: są równe pod względem wartości, równomiernie rozmieszczone co 120°, oraz mają tę samą kolejność faz co oryginalne niezrównoważone fatory. Oznacza to, że jeśli kolejność faz oryginalnego niezrównoważonego systemu trójfazowego to np. Va, Vb, Vc, składowe sekwencji dodatniej będą również następuły w kolejności Va1, Vb1, Vc1 w ten sam sposób. Poniższy rysunek ilustruje składową sekwencji dodatniej niezrównoważonego systemu trójfazowego, jasno pokazując jednolitość wartości i dokładne kątowe oddzielenie fazorów. Ta składowa odgrywa kluczową rolę w analizie systemów elektrycznych za pomocą metody składowych symetrycznych, ponieważ reprezentuje zrównoważone, normalne zachowanie w innym przypadku niezrównoważonym systemie.

Składowa sekwencji ujemnej

Składowa sekwencji ujemnej składa się z zestawu trzech fazorów. Te fatory mają charakterystyczne cechy: mają identyczne wartości, są kątowo oddzielone o 120°, oraz mają kolejność faz, która jest odwrotnością oryginalnych niezrównoważonych fatorów. Na przykład, jeśli kolejność faz oryginalnego systemu trójfazowego to Va−Vb−Vc, składowa sekwencji ujemnej będzie miała kolejność Va−Vc−Vb.

Ta zmiana kolejności faz ma istotne konsekwencje dla analizy systemów elektrycznych, ponieważ może powodować niezrównoważone obciążenia, zwiększone nagrzewanie sprzętu elektrycznego oraz pulsacje momentu w maszynach wirujących. Poniższy rysunek przedstawia wizualną reprezentację składowej sekwencji ujemnej, podkreślając równe wartości i ułożenie fatorów przeciwnie do normalnej kolejności (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara). Zrozumienie zachowania składowej sekwencji ujemnej jest kluczowe do diagnozowania i usuwania problemów w niezrównoważonych systemach trójfazowych.

Składowa sekwencji zerowej

Składowa sekwencji zerowej charakteryzuje się zestawem trzech fazorów. Te fatory mają taką samą wartość i, unikalnie, nie mają przesunięcia fazowego między sobą. Innymi słowy, wszystkie trzy fatory składowej sekwencji zerowej są idealnie zsynchronizowane, w przeciwieństwie do składowych sekwencji dodatniej i ujemnej, gdzie fatory są oddalone o 120°. Ta właściwość składowej sekwencji zerowej ma ważne konsekwencje dla analizy systemów energetycznych, szczególnie w przypadkach związanych z wykrywaniem uszkodzeń i ochroną, ponieważ może wskazywać na nietypowe stany, takie jak pojedyncze uszkodzenia linii do ziemi.

Poniższy rysunek przedstawia jasną wizualną ilustrację składowej sekwencji zerowej, pokazując, jak te fatory, równe pod względem wartości, pokrywają się ze sobą z powodu braku kątowego oddzielenia. Zrozumienie zachowania i cech składowej sekwencji zerowej jest niezbędne do kompleksowej analizy niezrównoważonych systemów trójfazowych przy użyciu metody składowych symetrycznych.