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

[true71]

Подумал и понял что ошибся. В нагрузке частота тока будет 100 Гц. А в проводе так и останется 50 Гц.

[azim_mg]

...
Ток и напряжение там идут с частотой 50 гц, а мощность - 100 гц.
...

- Это до выпрямительного моста. А после моста и напряжение, и ток, и мощность - импульсы с частотой 100 Гц.

[makakus]

Понимаете, в чём дело. В этой теме уже 11 страниц. Обсуждается ФОРМА тока. И всего 3 картинки с этой самой формой - в 5, 82 и 93 постах. Один взгляд на картинки, приведённые Aн-162 снимает половину вопросов.
По этой теме написано множество статей, в которых чётко и ясно написано: да, импульсное потребление перегревает тонкий нулевой провод. Лет 15 назад я об этом читал, с картинками, находил в интернете. Сейчас поголовный гуглобан?
Сейчас мне скажут, а зачем форум, что я брюзжу... наверное... Но, господа, думайте же хоть немного, прежде чем писать перлы вроде того, что 1кв.мм сгорает при 11 амперах!

[VladimirIvan]

1кв.мм сгорает при 11 амперах!

А 2кв.мм при 12А.

[RA0WKC]

Потребляемый ток, в однофазном, двух-полупериодном выпрямителе с емкостным фильтром, протекает только тогда, когда напряжение фазы превышает напряжение на конденсаторе фильтра. Т.о. форма тока выглядит в виде коротких импульсов с частотой 100 Гц. При подключении к трём фазам, импульсных потребителей с такими выпрямителями, импульсы в нулевом проводе будут следовать с частотой 300 Гц, т.е. угол сдвига между импульсами составит 60 градусов. Поэтому перегрузки по току, в нулевом проводе, не будет. Амплитудное значение тока, в нулевом проводе, будет равно амплитудному значению тока в любой из фаз. Но при этом следует учитывать, что величина импульсного тока, будет значительно выше действующего значения тока, поэтому кабеля сечением 2,5 квадрата, будет недостаточно для 5 кВт на фазу.

В журнале ХАРД ЭНД СОФТ в году примерно 2003 была хорошая статья на эту тему, с картинками с экрана осциллографа, там как раз и было объяснено почему горели нулевые провода в офисах г Москвы расположенные в старых зданиях, где нулевые провода в стояках имели небольшое сечение. В каждой фазе тек импульсный ток заряда емкостей БП около 17А, а в это время в ноле были видны "огурцы" размахом эти же 17А, но шли они плотными рядами друг за другом. Получалось что в среднем ток по нулевому проводу превышал ток по фазному. Все эти тычки разогревали винтовые соединения на нулевом проводе, а где тонко там и рвется! Не помню номера этого журнала.

[RA0WKC]

Что-то энергетиков не слышно.
Существуют ли кабели, у которых нулевой провод меньшего сечения по сравнению с фазными? Какой кабель хотел бы применить ТС?

Как правило у всех 3-х фазных кабелей сечение нулевого провода меньше фазных примерно в 1,5 раза.

[Anton441]

Много уже понаписали.
Попробую подытожить.

Проблема существует. Теоретически действующее значение тока в рабочем нейтральном проводнике при такой нелинейной нагрузке может достигать суммы токов каждой из фаз. Нейтральный проводник может быть перегружен, если сечение его жилы недостаточно. Кроме того возникают высшие гармоники, которые неблагоприятно влияют на работу электрооборудования, начиная от эл/м помех и заканчивая повышенным нагревом и износом распределительного и электропреобразующего (потребляющего) оборудования.

Главный вопрос. Как ЛУЧШЕ всего бороться с этой напастью?
Простое увеличение сечения нейтрального проводника решает только часть проблемы, да и не всегда это экономически выгодно. Может быть всё таки попробовать установить фильтры, например реакторы? У кого есть опыт применения фильтров и реакторов для фильтрации высших гармоник?

[Ан-162]

Синус, он то же в некотором роде импульс

В данном случае есть ноль тока в паузе, поэтому давайте не будем притягивать за уши.
Частота положительных импульсов 50 Гц.
Частота отрицательных - тоже.
Частота всех их (непрерывной серии, если хотите) - 100 Гц.
И хватит из пустого в порожнее.
Вся эта флудистика возникает из-за начальной неизложенности терминов в обсуждении. Типичная картина.

Ну напишите же наконец - ИМПУЛЬСОВ МОЩНОСТИ.

Если-бы ток не прерывался, то было-бы так.
Но так-как он прерывается, то - и мощности, и тока.

Теоретически действующее значение тока в рабочем нейтральном проводнике при такой нелинейной нагрузке может достигать суммы токов каждой из фаз.

У Вас они при такой нагрузке вполне практически будут достигать этой суммы.

Простое увеличение сечения нейтрального проводника решает только часть проблемы, да и не всегда это экономически выгодно. Может быть всё таки попробовать установить фильтры, например реакторы? У кого есть опыт применения фильтров и реакторов для фильтрации высших гармоник?

Увеличение сечения нулевого провода решает проблемы безопасной транспортировки энергии от подстанции к потребителю, но отнюдь не проблемы энергоснабжающей организации и ее подстанции в частности.
Реактор в неявном виде есть в виде индуктивности рассеяния самого силового трансформатора подстанции. Без нее форма тока вот такая: (картинка).
А ответ на эту проблему Европа уже вовсю внедряет, жестко ограничив мощность таких потребителей без ККМ.
Вдогонку.
С реакторами тоже не все гладко: увеличение их индуктивности чревато снижением напряжения на конденсаторе фильтра, но самое главное - переходные процессы довольно опасные возникают - перенапряжения посмотрите какие получаются в момент включения при индуктивности, обеспечивающей компромисс между снижением тока в нулевом проводе и снижением напряжения на потребителе.
Тут опять возникает вопрос, на который Вы не ответили: потребители включаются все одновременно, подачей питания в линию, или у каждого своя жизнь?

[makakus]

Если-бы ток не прерывался, то было-бы так.
Но так-как он прерывается, то - и мощности, и тока.

как - "так"?

Вот ваша картинка.

На ней период зелёного графика 6,6 мс. Да? Стало быть, его частота 1/0,0066=151Гц. Правильно?
Этот график изображает импульсы тока на резисторе R7. Ток течёт то туда, то назад. Ток прерывается.
Поскольку Ток указан через резистор, напряжение на этом резисторе имеет такую же форму, как и ток.
Для вычисления графика мощности на R7 нужно напряжение на R7 умножить на ток через R7, то есть умножить значения зелёного графика сами на себя (с точностью до коэффициента).
Минус на минус даёт плюс!
Получим красный график на вашем рисунке: мощность, выделяемая на R7. Период следования импульсов мощности 3,3мс а частота - 302 герца.
Хоть прерывается ток, хоть нет. А если бы график тока изображала синяя кривая - это ток прерывался бы или нет?

[Ан-162]

Строго говоря, согласен.
Но при такой форме тока я уже не считаю сие безобразие сильно искаженной синусоидой, а просто импульсами.
Поэтому и сказал "частота следования импульсов". Без указания их полярности.
Признаю, частота повторения (что подразумевает повторяющуюся часть, то-бишь период) - 50 Гц.
А частота следования - 100 Гц.