Под фазировкой в широком смысле этого слова подразумевается согласование соединяемых фаз. Сфазированные между собой обмотки правильно соединяются в звезды и треугольники, несфазированные обмотки образуют вместо звезды "елочку" (смотрите статью "Некоторые ошибки при соединениях в звезду, треугольник, зигзаг") и тому подобное.
Но фазировкой самих обмоток далеко не исчерпываются задачи, стоящие при включении в сеть электрооборудования, так как правильно сфазированный аппарат или электрическую машину нужно еще сфазировать с сетью, к которой он или она присоединяется. Задача состоит в том, чтобы не только исключить короткие замыкания при соединении двух источников тока, но и не допустить между ними уравнительных токов, а в отношении электродвигателей – обеспечить необходимое направление вращения.
Итак, в общем случае имеется сеть, фазы которой a, b, c определены и принимаются за исходные (рисунок 1, а). К сети должна присоединяться нагрузка.
Если это лампы, печи и другие электроприемники, не являющиеся источниками или преобразователями тока, то фазировка безразлична. Важно только, чтобы нуль нагрузки не попал ошибочно на фазу (рисунок 1, г), иначе лампы перегорят.
Если нагрузкой являются электродвигатели, то необходимо, чтобы они вращались в определенном направлении. А это достигается вполне определенной последовательностью присоединения электродвигателя к сети. Пусть, например, вращение фаз в сети происходит против часовой стрелки (рисунок 1, а), Если присоединить электродвигатель Д так, как показано на рисунке 1, б, то ток будет достигать максимальных значений в обмотке 2 (которая присоединена к фазе a), затем в обмотке 3 (так как за фазой a следует фаза b) и, наконец, в обмотке 1. Значит, ротор электродвигателя будет вращаться против часовой стрелки.
Если присоединить электродвигатель иначе (рисунок 1, в), так, что ток будет достигать максимального значения сначала в обмотке 3, затем в обмотке 2 и, наконец, в обмотке 1, ротор будет вращаться по часовой стрелке. Чтобы изменить направление вращения электродвигателя, достаточно поменять местами на его зажимах любые две фазы. Действительно, для электродвигателя важно только направление вращения, а оно сохраняется при трех вариантах присоединения, а именно: a, b, c; b, c, a; c, a, b, но изменяется на обратное, если в любом из этих вариантов поменять местами любые две фазы: a, c, b; b, a, c; c, b, a.
Рассмотрим два типичных случая присоединения трансформатора T2 к сети, которая получает питание от трансформатора T1. Трансформаторы имеют равные вторичные напряжения, одинаковые группы соединения (смотрите статью "Группы соединения трансформаторов") и, значит, могут работать параллельно, но еще не сфазированы. Задача состоит в том, чтобы их сфазировать, то есть выводы a1, b1 и c1 трансформатора T2 присоединить соответственно к шинам a, b и c.
На рисунке 1 выводы a1, b1 и c1 обозначены. Но при фазировке неизвестно, в каком порядке они подходят к шинам. Поэтому, прежде чем присоединять трансформатор T2 к шинам, необходимо произвести соответствующие измерения, например с помощью вольтметра 1.
Рисунок 1. Принципиальные схемы фазировки
1-й случай. Нейтрали трансформаторов соединены (рисунок 1, д).
Вольтметр V включают поочередно между каждым выводом трансформатора a1, b1 и c1 и шинами a, b и c, например в таком порядке, как перечислено в таблице к рисунку. Между разными фазами a1 – b, a1 – c, b1 – a, b1 – c, c1 – b, c1 – a вольтметр показывает напряжение. Между одинаковыми фазами a1 – a, b1 – b, c1 – c напряжения нет. В справедливости этого вывода легко убедиться по векторной диаграмме, приведенной там же.
2-й случай. Нейтрали трансформаторов не соединены. В этом необходимо предварительно убедиться, так как они могут случайно соединяться через землю, если неисправны пробивные предохранители (смотрите статью "Схема соединения "Звезда", рисунок 11).
Перед измерением нужно соединить один из выводов, например a1 (рисунок 1, е), с одной из шин, например с шиной b. На рисунке показано соединение через сопротивление r, которое всегда полезно включить во избежание короткого замыкания по непредвиденным причинам. Измерение поочередно производится между выводами b1 и c1 и шинами a и c согласно таблице и векторной диаграмме. Из нее видно, что фазировка не получилась. Почему? Потому что мы соединили фазу a1 с шиной b, то есть нефазированные выводы. Ясно, что и другие пары выводов не могли оказаться сфазированными.
Не добившись успеха при соединении вывода a1 с шиной b, приходится испытать другое соединение (рисунок 1, ж). Оно оказалось удачным: вывод b1 соединен с шиной b, то есть сфазирован. Поэтому при измерениях между выводами a1 и шиной a, а также между выводом c1 и шиной c напряжения нет (смотрите таблицу), что свидетельствует о том, что и они сфазированы.
Видео 1. Процедура фазировки линий трехфазной сети на подстанциях
Некоторые ошибки при фазировке и их предупреждение
Фазировка – дело сложное и весьма разнообразное. Здесь же обратим внимание на две распространенные ошибки: на фазировку с помощью фазоуказателя, чего ни в коем случае делать нельзя; на неправильное отношение к присоединению к шинам генераторов и вторичных обмоток трансформаторов, питающих сеть.
Фазоуказатель указывает только направление вращения фаз и не больше, но как было уже указано, вращение имеет одно и то же направление при нескольких вариантах присоединения, среди которых есть и такое, при котором не исключено соединение разноименных фаз, то есть короткое замыкание.
Рисунок 2 иллюстрирует ошибку при фазировке перед соединением двух секций с разным расположением шин. На 1-й секции шины расположены в порядке a, b, c, на 2-й – c, a, b. Фазоуказатели ФУ показывают, несмотря на это, одно и то же направление вращения. И если на этом основании сделать ошибочное заключение о том, что шины обеих секций сфазированы, и соединить их, как показано на рисунке 2, то произойдет короткое замыкание.
Рисунок 2. Нельзя выполнить фазировку с помощью фазоуказателя
Неправильное присоединение к шинам питающего генератора или вторичной обмотки трансформатора может привести к тому, что последовательность фаз на шинах изменится. В результате такой ошибки все электродвигатели, питающиеся, от шин, пойдут в обратную сторону, в чем легко убедиться по рисунку 3. Сверху на нем показано правильное присоединение генератора Г к шинам, при котором роторы двигателей Д вращаются против часовой стрелки. На нижнем рисунке показана ошибка: при присоединении к шинам генератора левый и средний выводы "перекрещены". Из-за этого порядок следования фаз в обмотках электродвигателей изменился, поэтому их роторы стали вращаться в обратную сторону.
Рисунок 3. При перекрещивании фаз источники электропитания изменяется направление вращения всех присоединенных к нему электродвигателей
1 Лампами для этой цели пользоваться опасно, так как между несфазированными выводами может получиться двойное линейное напряжение. В сетях 380 / 220 В оно составит 760 В.
Источник: Каминский Е. А., "Звезда, треугольник, зигзаг" – 4-е издание, переработанное – Москва: Энергия, 1977 – 104с.