Qu'est-ce qu'une charge symétrique et asymétrique?

Dans un réseau triphasé fonctionnant normalement, les tensions linéaires (tensions entre chaque paire de conducteurs de phase) sont égales en amplitude et diffèrent en phase de 120 degrés. En conséquence, les tensions de phase (tensions entre chaque conducteur de phase et le conducteur neutre) sont de même ampleur et ont des différences de phase similaires.

Comme il résulte de ce qui précède, les angles de phase entre ces tensions sont égaux entre eux. C'est ce qu'on appelle "Système de tension triphasé symétrique".

Si vous connectez une charge symétrique à un tel réseau, c'est-à-dire une charge triphasée à laquelle les courants de chaque phase sont égaux en amplitude et en phase, alors une telle charge créera un système symétrique de courants (avec le même angle de phase entre eux). Cela est possible à condition que dans les trois phases de la charge, il y ait des résistances réactives et actives identiques, c'est-à-dire Za = Zb = Zc.

Par conséquent, les courants de phase se révèlent être d'amplitude et d'angle de phase égaux entre eux dans ces conditions. Exemples de charges symétriques: un moteur à induction triphasé, trois lampes à incandescence identiques - chacune dans sa propre phase, un transformateur triphasé chargé symétriquement, etc.

Considérons un diagramme vectoriel des courants d'une charge triphasée symétrique. Il est facile de voir ici que la somme géométrique des vecteurs des courants triphasés s'évanouit. Cela signifie qu'avec une charge symétrique, le courant du conducteur neutre sera nul et il n'est pratiquement pas nécessaire de l'utiliser.

Si vous connectez une charge asymétrique à ce réseau triphasé avec un système de tension symétrique, c'est-à-dire une charge à laquelle les résistances de charge complexes dans chaque phase sont différentes (Za ≠ Zb ≠ Zc), alors la charge créera un système de courants qui différeront en taille et en direction (par rapport au diagramme courant caractéristique d'une charge symétrique). Les valeurs de ces courants de phase peuvent être trouvées selon la loi d'Ohm.

Et puis la somme géométrique des courants ne tournera pas à zéro, ce qui signifie qu'un courant alternatif aura lieu dans le conducteur neutre, donc un conducteur neutre est nécessaire dans ce cas. Exemples de charges asymétriques: lampes à incandescence de différentes capacités en trois phases, transformateur triphasé à charge asymétrique, charges avec différents facteurs de puissance en trois phases, etc.

Le fil neutre dans ce cas assurera la conservation de la symétrie de tension de phase malgré le fait que la charge soit asymétrique. C'est pourquoi un réseau à quatre fils permet d'inclure des consommateurs monophasés de capacités différentes et la nature de l'impédance dans différentes phases. Le circuit de chaque phase chargée sera sous la tension de phase du générateur, quelle que soit la différence de charges entre les phases.

Voici un diagramme vectoriel d'une charge asymétrique. Il est facile de voir dans le diagramme qu'en raison de la présence du fil neutre, le courant qu'il représente représente la somme géométrique des vecteurs de courant de chaque phase, tandis que les tensions de phase ne subissent pas de distorsion, ce qui se serait certainement produit s'il n'y avait pas de fil neutre avec une charge asymétrique.

Si, pour une raison quelconque, le fil neutre se rompt pendant l'alimentation d'une charge déséquilibrée, il y aura une forte distorsion des tensions et des courants du réseau triphasé, ce qui peut entraîner un accident.

La distorsion se produira dans ce cas car les trois circuits de charge alimentés par la source triphasée, ainsi que la résistance interne de la source, forment trois circuits d'impédance différente, la chute de tension à chacun d'eux sera différente et le système de tension du réseau triphasé cessera donc d'être symétrique.Voir plus à ce sujet ici:Causes et conséquences d'un fil zéro cassé dans le secteur

Comments

[#1 Nikolay]

Il est presque impossible de créer la même charge de phase. Selon des données expérimentales, même dans les réseaux câblés de Moscou et de Saint-Pétersbourg, où les entrées des grands bâtiments résidentiels sont, en règle générale, triphasées, les charges de phase diffèrent de 20 à 25% ou plus, en particulier dans les maisons avec des cuisinières électriques.

Des charges déséquilibrées provoquent une polarisation neutre et des écarts de tension supplémentaires dans les différentes phases du réseau dans différentes directions (positives et négatives). Sachant que tous les moyens de régulation de tension affectent, en règle générale, les trois phases du réseau électrique, afin de garantir que les écarts de tension par rapport aux récepteurs de puissance ne dépassent pas les limites acceptables, il faut se concentrer soit sur l'augmentation des charges, soit sur la réduction correspondante des pertes de tension admissibles .

L'amplitude de l'asymétrie est détectée par de nombreuses et longues mesures en divers points du réseau, et après traitement mathématique, des facteurs de correction sont introduits dans les formules de calcul, qui permettent ensuite de calculer la perte de tension, comme pour un réseau avec une charge de phase uniforme.

Oui, et avec une charge asymétrique, les écarts de tension de phase se composent de deux composants - les écarts correspondant au mode réseau uniformément chargé et les écarts déterminés par les charges asymétriques.