Симметричные составляющие при проектировании трехфазных сетей

При нормальной работе в сбалансированном симметричном режиме проектирование трехфазных сетей сводится к расчету однофазной эквивалентной системы, характеризующейся наличием фазного напряжения, фазного тока и полного сопротивления цепи (называемого полным сопротивлением фазы). Как только возникает значительная несимметрия в конфигурации или работе сети, упрощение системы более не представляется возможным: то есть нельзя просто установить электрическое соотношение в проводниках с помощью полного сопротивления фазы. Используется метод симметричных составляющих, который заключается в создании фактической системы путем наложения трех независимых однофазных цепей, называемых:
— прямая последовательность (d);
— обратная последовательность (i);
— нулевая последовательность (0).

Для каждой системы d, i, 0 напряжения Vd, Vi, V0 и токи Id, Ii, I0, связаны, соответственно, через полные сопротивления Zd, Zi, Z0 этой же системы.

Симметричное полное сопротивление зависит от фактического полного сопротивления, то есть от взаимной индуктивности.

Понятие о симметричных составляющих распространяется также и на величину мощности.

Метод разложения на симметричные составляющие является не только искусственным приемом расчета, но и используется для оценки реальных физических величин: с помощью этого метода возможно непосредственно провести измерения симметричных составляющих несимметричной системы — напряжения, тока, полного сопротивления.

Значения полного сопротивления прямой, обратной, нулевой последовательности какого-либо звена сети представлены значениями полного сопротивления этого звена, работающего в сети напряжения, соответственно, трехфазной системы прямой последовательности, трехфазной системы обратной последовательности, системы «фаза-земля» по трем параллельным фазам. Генераторы производят прямую составляющую мощности; повреждения могут вызвать появление составляющих обратной и нулевой последовательности.

В двигателях наличие составляющей прямой последовательности создает вращающееся поле полезной работы, в то время как составляющая обратной последовательности порождает тормозящее вращающееся поле.

В трансформаторах при замыкании на землю возникает составляющая нулевой последовательности, создающая поле нулевой последовательности внутри бака трансформатора.