Перегрузка нулевого проводника в трехфазных сетях при нагрузке на импульсные блоки питания современной техники

[Ан-162]

можно рассмотреть следующую схему. Последовательные контуры - на 3 гармонику.

Не работает. Причина та же - нам нужно не форму напряжения на конце линии исправлять (искажения эти невелики, потому что сопротивление линии сравнительно небольшое), а форму тока в ней. Вот если бы сопротивление линии токам 3-й гармоники сделать сравнимым с сопротивлением посл. контура, тогда возможно, получится.

При достаточной добротности, контур, в цепи нулевого провода, будет вызывать минимальное сопротивление по первой гармонике, т.е. на частоте 50Гц.

Моделирование показывает, что при реальных параметрах контура (чтоб он не был размером и стоимостью с саму подстанцию) - сопротивление 50 Гц все-же приличное, оказывающее снижение тока к.з. фаза-ноль в разы.
Решение нормальное уже было - по контуру в каждый фазный провод.
Как экономичный вариант, в некоторых случаях (когда защита отрабатывает с запасом, что, впрочем, касается и контура в каждом проводе тоже) - контур в нулевом рабочем проводе.
Альтернативы, имхо, нет - только ККМ (PFC).

[siprohor]

Я бы этих теоретиков посадил бы на фазу и дал бы в руки нулевой провод.
Тот же Филлипс уже несколько лет выпускает GreenChipы c PFC (даже образцы бесплатно рассылал - в том числе и для лампочек), но судя по энцефолограмме от michvl, до сих пор не вставляет эти чипы в лампы - в результате вся экономия на китайских энергосберегайках с лейбом Филлипс становится фиктивной.

[michvl]

Для коллекции снял осциллограммы потребляемого тока монитора Acer 23" и кинескопного телевизора Тошиба 14". Картинки все похожие. У монитора амплитуда 1,4 А, длительность 2 мсек. У телевизора амплитуда 1,3 А, длительность тоже 2 мсек. Так что проблема есть.

Собрал трехфазный макет на трех лампах КЛЛ. Измерял падение напряжения на резисторе 1 Ом в проводе нейтрали. Осциллограммы - ниже для одной, двух и трех включенных ламп. Результат ожидаемый. Для трех ламп - в основном 150 Гц с искажениями на глаз 20-30%, мерить не стал. Ток в нейтрали соответственно 0,16; 0,24 и 0,3 А. Напряжение измерял двумя среднеквадратичными электронными милливольтетрами разных фирм, результаты практически одинаковые. Сначала удивил результат 0,16 А, должно было быть 0,1 А (лампа 23 W), потом сообразил, что это - активная составляющая, а полный ток при обычном для ипульсных потребителей косинусе Фи 0,65 должен быть 0,154 А. Похоже. Интересный результат для трех ламп - получается, что при симметричной загрузке трех фаз лампами КЛЛ ток в нгейтрали получается полностью активным. И то хорошо. Но все же главное - ток в нейтрали таки в три раза больше фазного, а не в 1,7 раза, как указывается в некоторых статьях. Видимо, там речь идет о 6-фазном выпрямлении, при этом некоторые гармоники компенсируются. Тройной ток подтверждается также и полным накалом включенной в нейтраль лампочки 6,3 В 0,3 А. А лампу накаливания не обманешь. Занимаюсь этим не из любопытства, а чисто практически - у меня задача, похожая на проблему ТС, но по масштабу значительно серьезнее. У известных зарубежных элетрических фирм готовых серийных решений нет, предлагают в каждом случае решать индивидуально, понятно, не бесплатно.

[siprohor]

Тройной ток подтверждается также и полным накалом включенной в нейтраль лампочки 6,3 В 0,3 А.
А лампу накаливания не обманешь.

ШИМом частотники даже движки обманывают - движки думают, что их синусиодой кормят и крутятся.
А если вторую лампу =6,3 В (0,3 А) рядом для сравнения постоянным током запитать ?
Амплитуда в 3 раза выросла или просто заполнение ШИМа стало плотнее в 3 раза ?

КЛЛ Филипс Торнадо 23 Вт, включил в провод нейтрали резистор, подключил к нему осциллограф. Результат ниже. Амплитуда импульса 0,6 А, длительность по основанию 3 мсек.

[michvl]

А если вторую лампу =6,3 В (0,3 А) рядом для сравнения постоянным током запитать

Так и делал (по принципу фотометра). Про амплитуду - смотрите осциллограммы, они примерно в одинаковом масштабе.

[trutter]

Но все же главное - ток в нейтрали таки в три раза больше фазного, а не в 1,7 раза, как указывается в некоторых статьях. Видимо, там речь идет о 6-фазном выпрямлении, при этом некоторые гармоники компенсируются.

Разрешите Вас поправить.
RMS ток в нейтрали не в 3 раза больше, это тепла в 3 раза больше , судя по Вашим осциллограммам, потому что разнесенных во времени куполообразных импульсов стало в 3 раза больше. RMS же тока упал в корень из 3 на картинках. Увы в некотрых статьях написано правильно.
Следует учитывать с точки зрения спектров,( на последней картинке) , где "почти чистые 150Гц" однозначно взаимно компенсированы 5,7,11,13.... гармоники, которые "остались" в фазных проводах.

Опять же ваши измеренные RMS 0,3А (для 3-х ламп) разделив на 0,16А (для 1 лампы) дают результат не 3 раза , а примерно 1.87 , что ближе к выводам авторов "некоторых статей"

[siprohor]

Разрешите обратить внимание на такой интересный факт из ПУЭ

Таблица 1.3.30. Допустимый длительный ток для шин круглого и трубчатого сечений
6 155/155*
45 2380/2670*
* В числителе приведены нагрузки при переменном токе, в знаменателе - при постоянном.

так что - если жила выбирается из таблиц ПУЭ, то нулевая жила в трёх фазной сети уже автоматом потянет даже постоянный ток - заложено по природе с запасом.
В случае с лампочками - кабель будет несколько теплее.
Как заметил trutter - вы с самого начала стали путать амплитудное значение Тока в Амперах с ХЗ каким страхом даже без расчёта на нагрев и падение напряжения по Законам Ома и ДжоулейЛенцов.

[Ан-162]

Но все же главное - ток в нейтрали таки в три раза больше фазного, а не в 1,7 раза, как указывается в некоторых статьях.

Ток (RMS) больше в корень из трех, а мощность выделяемая в проводе - в три раза.
Тоже вначчале запутался слегка.

[sdobrii]

ок (RMS) больше в корень из трех, а мощность выделяемая в проводе - в три раза.

В три раза больше относительно чего ?
Насколько сильно нагреется кабель ?
Жила кабеля перегорит ?
Как мартышки с очками играетесь - и калькулятор есть, и формулы, а элементарную задачу выбора сечения кабеля по нагреву рассчитать не можете.
А уж рассчитать систему освещения по падению напряжения и КЗ это вам вообще не посилам - тут ещё одна физическая величина все расчёты сбивает - искривленное в разуме пространство с искривлённым растоянием от выключателя до последней лампочки Медведева.
Только сопли и лапшу вешать научились.

[michvl]

trutter,
Ан-162, подумал, соглашусь. Спасибо.