Energetik texnologiyalar E

1.6. Asimmetrik qisqa tutashuvlar

Hisob-kitob maqsadlari uchun uch fazali tarmoq, agar u simmetrik yuklangan bo’lsa, bir fazali tarmoq bilan ifodalanishi mumkin (bu uch fazali qisqa tutashuv holatiga ham tegishlidir).
Asimmetrik foydalanish sharoitlari (masalan, bir fazali yoki ikki fazali qisqa tutashuv) holatida sharoitlarning bir fazali tarmoq bilan ifodalanishi endi yetarli bo’lmaydi. Bunday holatlarda, hozirgi vaqtda, odatda, Forteskyu tomonidan ishlab chiqilgan hisob-kitob usuli – «simmetrik tarkibiy qismlar usuli»dan foydalaniladi. Bu yerda asimmetrik uch fazali tizim bir-biri bilan bog’lanmagan simmetrik tizimlarga (tarkibiy qismlar tizimlariga) birlashtiriladi; unda keyinchalik standart hisob-kitoblar qo’llanilishi mumkin.
Bir-biriga nisbatan 120 ° faza bo’yicha siljitilgan uch fazali ikkita natija beruvchi simmetrik tizim musbat faza va teskari faza deb ataladi. Uch tokli yoki bir xil fazali kuchlanishlarga ega uchinchi faza nol ketma-ketlik tizimi deb ataladi. Agar ko’rib chiqilayotgan uch fazali tizim teskari o’tkazgichsiz uch simli tizim hisoblansa, nol ketma-ketlik tizimi har doim mavjud bo’lmaydi (erga ulanish, yerga ulanish simi, kabel qobig’i, nol sim).
Avval boshdan tarkibiy tizimlar o’rtasida o’zaro aloqa bo’lmaydi. Faqat asimmetrik nosozlik tufayli tegishli turdagi nosozlik uchun zanjirning xarakteristik ulanishi yuzaga keladi.
Simmetrik tarkibiy kuchlanishlarning boshqa simmetrik tarkibiy kuchlanishlar bilan bog’lanishi quyidagi atamalarga olib keladi: bevosita ketma-ketlikning to’liq qarshiligi, teskari ketma-ketlikning to’liq qarshiligi va nol ketma-ketlikning to’liq qarshiligi.
Bevosita ketma-ketlik impedansi Z_m = U_m I I_m
Fazalarning teskari ketma-ketligi impedansi Z_g = U_g / I_g
Nol ketma-ketlik impedansi Z₀ = U₀ /I₀
Fazalarning bevosita ketma-ketligi tizimidan ta’minlanishda elektr bloki fazalarining bevosita ketma-ketlik impedansi Z_m qisman faza kuchlanishi va o’tkazgich tokini o’z ichiga oladi. Bu uzatish liniyalari uchun ishchi qarshiligiga, transformatorlar va reaktor katushkalari uchun qisqa tutashuv qarshiligiga, generatorlar uchun esa – qisqa tutashuv paytida generatorning samarali impedansiga tengdir. Teskari ketma-ketlik qurilmasining impedansi Z_g fazalarning teskari ketma-ketligi simmetrik tizimidan ta’minlanishda faza kuchlanishi va o’tkazgich tokining nisbati hisoblanadi. Statik qurilmalar (masalan, liniyalar va transformatorlar) uchun fazalarning teskari ketma-ketligi impedansi musbat faza impedansiga teng, chunki fazalarning ketma-ketligi o’tuvchi tok darajasiga ta’sir etmaydi.
Yuqorida qayd etilgan solishtirishlar yuzasidan qayd etishni istardikki, energetikada ishlatiladigan tarkibiy qismlarda impedans va reaktiv qarshilik o’rtasida deyarli farq yo’q, chunki bu yerda ekvivalent qarshiliklar, odatda, juda kichikdir.
Elektr qurilmaning nol ketma-ketligi to’liq qarshiligi Z_o, barcha uchta faza bitta o’zgaruvchan kuchlanishga uzatilgan holatda, kuchlanishning tokka nisbati hisoblanadi. Qurilmaning uchta fazasi parallel bo’lib, ta’minlovchi simni tashkil etadi, to’rtinchi sim esa (neytral sim, yerga ulanish, yerga ulanish simi, kabel qobig’i, kabel zirhi) umumiy teskari liniya sifatida xizmat qiladi. Shunday qilib, ushbu umumiy teskari liniya nol ketma-ketligi tokini uch marta o’tkazadi. Matematik jihatdan quyidagi miqdor hosil bo’ladi: Z₀ = Z_m + 3 • Z_E (Z_m = fazalar bevosita ketma-ketligining to’liq qarshiligi, Z_E = teskari liniyaning to’liq qarshiligi).
Ushbu tavsifdan quyidagicha xulosa chiqarish mumkin: nol ketma-ketlikning to’liq qarshiligi har doim qurilmaning yulduz bilan ulanishiga tegishli bo’ladi. Uchburchak sxemasidagi uskuna nol ketma-ketlikning to’liq qarshiligiga ega bo’lishi mumkin emas.
Qurilma fazasining nol ketma-ketlik impedansi va bevosita yoki teskari ketma-ketlik impedanslari o’rtasida umumiy e’tirof qilingan o’zaro bog’liqlik mavjud emas. Uzatish liniyalarida, masalan, nol ketma-ketlikning to’liq qarshiligi liniya turiga (havoda tortilgan elektruzatish liniyasi yoki kabel), liniya tuzilishiga (erga ulanish simi, kabel qobig’i yoki zirhi), shuningdek teskari liniya funksiyasi bir qismini o’ziga oladigan yer o’tkazuvchanligiga bog’liq bo’ladi.
Quyida keltirilgan generator, transformator va uzatish liniyasidan iborat tarmoq qisqa tutashuvlarning alohida turlarini o’rganish uchun asos hisoblanadi.

1.12-rasm: Qisqa tutashuvlarning alohida turlari uchun tarmoqlarga misol.
Germaniyaning VDE (Elektr, elektron va axborot texnologiyalari assosiasiyasi) qoidalariga muvofiq, hisob-kitoblar uchun yuklamasiz tarmoq nazarda tutiladi. Liniyalarning ishchi sig’imlari hisobga olinmasligi kerak. Yuqorida keltirilgan rasmda Z – neytral nuqtaning ulanish turiga qarab, 0 dan (bevosita yerga ulangan neytral nuqta) cheksiz songacha (muallaq neytral nuqta) miqdorli tarmoqning yerga ulanish to’liq qarshiligi.
Qisqa tutashuvlarning alohida turlari uchun qisqa tutashuv toklarini aniqlash uchun simmetrik tarkibiy qism usuli qo’llaniladi. Qisqa tutashuvning turiga qarab, tarkibiy qismlar darajasiga uzatishda tarkibiy qismlar tizimlari qanday tarzda bir-biri bilan bog’lanishini belgilaydigan muayyan sharoitlar nazarda tutilishi mumkin. Generator kuchlanishi ham nosimmetrik yuklamalarda simmetrik bo’lib qoladi, ya’ni tarmoq asimmetriyasi faqat tegishli shikastlanish sababli yuzaga kelgan.
Shu sababli, generatorning samarali kuchlanishi tarkibiy qismlar tizimlarida faqat fazalarning bevosita ketma-ketlik tizimida paydo bo’ladi, ayni paytda teskari va nol ketma-ketlik tizimlari esa ta’minot uzatmaydi. Qisqa tutashuvda mavjud kuchlanish boshlang’ich kuchlanish yoki E oraliq kuchlanish deb ataladi. Hisob-kitob vaqtida ishonch hosil qilish maqsadida, odatda, 1.1• UN / √3 (bir fazali ifodalanish) miqdoridan foydalaniladi.
Navbatdagi bo’limlar qisqa tutashuvlarning ehtimoliy turlariga va ular bo’yicha aniqlanishi mumkin bo’lgan qisqa tutashuv miqdorlariga bag’ishlangan (bunda, ko’plab nosozliklar tekshiruvi ko’rib chiqilmaydi).

1.13-rasm: Ikki fazali yerga tutashuv.
1.13-rasmda ko’rsatilganidek, ikki fazali (yoki ikki simli) yerga tutashuv uchun ikkita tashqi L2 va L3 o’tkazgichlarning yerga ulanishi dastlabki shart hisoblanadi.
Shikastlanish tok miqdori uchun l_E qisqa tutashuv nuqtasida quyidagi formulani hosil qilamiz:

Z_m, Z_g va Z₀ qisqa tutashuv yo’lida tarkibiy qismlar impedanslarining tegishli miqdorini o’zi ichiga oladi. Shikastlanish joyida ishga yaroqli o’tkazgichning kuchlanishi quyidagini tashkil etadi:

1.14-rasmda shikastlanish nuqtasida toklar va kuchlanishlarning holati ko’rsatilgan. Soddalashtirish uchun tarmoqning barcha ekvivalent qarshiliklariga e’tibor berilmaydi.

1.14-rasm: Ikki fazali yerga tutashuvda qisqa tutashuv nuqtasidagi toklar va kuchlanishlar uchun vektor diagrammalari.