Hoe houd men 3 fase stroom in balans?

[job]

Hallo, ik weet niet veel van electriciteit. Ik heb begrepen dat men 3 fase stroom heeft ontdekt, in plaats van dat je 6 draden nodig hebt (3 fase + 3 nul = 6 kabels) heb je er maar drie nodig want omdat elk van de 3 fase op een prachtige manier van elkaar afstaan waardoor als de ene draad "duwt" dan "trekt" de ander. Ik heb begrepen dat dit werkt mits elke fase ongeveer even veel trekt, i.e. ze zijn in balans.
Maarrr toen zat ik te denken, de standaard stopcontacten in een huis hebben maar een fase en een nul(en hopelijk een aarde). Als ik thuis een stofzuiger in mijn stopcontact doe en ik zet hem aan, dan trekt hij dus maar uit een fase, zou ik denken.

Zit er dan in mijn meterkast een apparaat dat de enkele fase evenredig over de 3 fase verdeeld en bestaat dit probleem niet meer? Of hoe werkt dit?

[PJK]

Daar waar huizen niet op 3 fasen zijn aangesloten, maar slechts op 1 fase, zitten de volgende twee huizen meestal op de andere twee. Zo houden de spreekwoordelijke stofzuigers van je buren de jouwe in balans.

[kevelek]

Even proberen om een simpel maar toch complex verhaal begrijpelijk uit te leggen.

Om te beginnen is een nulleider iets van het laagspanningsnet. En heeft deze als functie om op een stabiele manier 230V te kunnen leveren ongeacht de onbalans tussen de verschillende fasewikkelingen van de voedende distributietransformator (MS/LS).

Een transformator die secundair in "ster" staat geschakeld heeft op een net van 3N400V een fasespanning van 230V en een lijnspanning van 400V zoals hieronder weergegeven.

3N400.png (22.64 KiB) 738 keer geschouwd

je kan eveneens zien dat de verschillende woningen met een 1-fase aansluiting zo goed als mogelijk worden verdeelt over de 3 verschillende fasegeleiders, maar steeds in combinatie met de nulgeleider om 230V te bekomen.
Het is deze nulgeleider die ervoor zorgt dat bij een onbalans in verbruik (gezien vanuit de 3 fase) toch de spanning zo stabiel mogelijk houdt en er voor zorgt dat je thuis rond de 230V blijft. Bij een breuk van de nulgeleider op straat, zullen alle woningen achter deze breuk een spanning krijgen die zich zal verdelen volgens het afgenomen vermogen. Hoe kleiner de impedantie van een woning (groot verbruik) hoe lager de spanning zal zijn en omgekeerd. dit omdat de verschillende woningen met elkaar in serie beginnen te staan.

Bij een correcte nulgeleider maar een grote onbalans (bv alle grote verbruikers aangesloten tussen pakweg L1 en N) zal de spanning wel ongeveer 230V blijven +-10% , maar krijgen we wat wij noemen "nulpuntverschuiving" hierdoor begint dan bv de distributietransformator een sterk lawaai te maken door de ongelijke veldsterktes binnenin de verschillende wikkelingen en krijgen zuivere 3-fasige verbruikers zonder nulgeleider zoals een 3f-motor het lastig.

Conclusie, het zo correct mogelijk verdelen van de belastingen over de verschillende fasegeleiders heeft wel degelijk een groot belang. Maar niet in die mate dat je met het beschikbare vermogen van 1 woning voor problemen kunt zorgen als je thuis al het beschikbare inschakelt.

Vroeger waren er veel distributietransformatoren met een "ZigZag wikkeling" Hier was ieder been van de secundaire sterschakeling samengesteld uit 2 spoelen van een verschillende fase. Op die manier werd de ongelijke belasting veel beter gespreid over de fasegeleiders van de primaire Middenspanning. Op laagspanning had deze oplossing geen tot weinig positieve invloed omdat de impedantie van het achterliggende laagspanningsnet de grootste hindernis is bij een ongelijke belasting en de daaruit volgende spanningshuishouding.

Als er nog vragen zijn, laat maar weten!

Groeten,
Kevelek

[ktf]

Ik heb begrepen dat men 3 fase stroom heeft ontdekt, in plaats van dat je 6 draden nodig hebt (3 fase + 3 nul = 6 kabels) heb je er maar drie nodig want omdat elk van de 3 fase op een prachtige manier van elkaar afstaan waardoor als de ene draad "duwt" dan "trekt" de ander.

Hoewel het zeker een groot voordeel is dat je in plaats van met het systeem van 3 fases maar 3 draden nodig hebt voor het vervoeren van 3x zoveel elektriciteit als met een systeem met 1 fase, heeft het ontstaan ook te maken met hoe elektromotoren (en generatoren) werken. Dat concept heet een draaiveld en werkt met minimaal 3 fases. Ik zal proberen uit te leggen hoe een draaiveld werkt.

Probeer je een knipperlampje voor te stellen. Dit knipperlampje staat even symbool voor één fase wisselstroom. Het lampje gaat aan-uit-aan-uit-aan-uit. Dit heeft niets met een draaiende beweging te maken.

Stel je nu twee knipperlampjes voor, naast elkaar. Twee fases die om-en-om aangaan. Dit is een soort heen-en-weer gaan beweging.

Stel je nu drie knipperlampjes voor, in een driehoek geplaatst, die om de beurt aangaan. De volgorde is dan hoekpunt 1 - hoekpunt 2 - hoekpunt 3 - hoekpunt 1 - hoekpunt 2 - etc. Dit is een draaiende beweging. Als je nu 2 fases omdraait, gaat de beweging de andere kant op draaien.

Met 4 fases werkt dit ook, met 5 etc. 3 is het laagst mogelijke aantal waarmee je een draaiende beweging kunt voorstellen. Elektromotoren en generatoren draaien ook, en werken erg goed met een driefasig draaiveld. Dit is, naast het uitsparen van kabels, een belangrijke technische reden om met 3 fases te werken.

Zit er dan in mijn meterkast een apparaat dat de enkele fase evenredig over de 3 fase verdeeld en bestaat dit probleem niet meer? Of hoe werkt dit?

Zoals al is opgemerkt zitten huizen vaak om-en-om aangesloten. Er is dan onbalans in jouw aansluiting, en waarschijnlijk is er ook nog wel wat onbalans over bij het transformatorhuis bij jou in de buurt, bijvoorbeeld als je als enige in de hele wijk thuis bent. Maar over het hele land gezien middelt het allemaal uit.

Daar komt nog bij dat een heel groot deel van het energieverbruik in Nederland komt van apparaten die rechtstreeks op 3 fases worden aangesloten, zoals elektromotoren in bijvoorbeeld grote koelmachines (bijvoorbeeld van de vriezers in de supermarkt), in ventilatoren (bijvoorbeeld in de luchtaf- en toevoer in een sportschool) en kranen in de haven van Rotterdam.

[job]

Hartelijk dank voor de uitgebreide uitleg ktf, kevelek en PJK! Dus ik kan concluderen dat concluderen dat er wel een onbalans bestaat maar dat dat over het grote geheel wel ongeveer uitmiddelt, en dat een kleine onbalans geen ramp is. En niet te vergeten dat de meeste grootverbruikers op 3 fase aangesloten zitten. Het draaiveld had ik al begrepen door de electroboom video. Ik had de verkeerde veronderstelling dat bij een onbalans gewoon het einde van het de electriciteit zou betekenen aangezien er geen nul is waar de stroom doorheen kan, maar natuurlijk kan er gewoon stroom door de fase's! Bedankt!