Háromfázisú rendszerek és fázisterhelés
A legtöbb vállalati vagy ipari villamosenergia-ellátás háromfázisú rendszerben működik. Ideális esetben a fogyasztás mindhárom fázison azonos mértékben jelentkezik, a gyakorlatban azonban ez ritkán teljesül.
Egy telephelyen számos berendezés – például kisebb gépek, technológiai berendezések vagy egyfázisú fogyasztók – csak egy adott fázison működik. Ennek következtében a villamos terhelés gyakran egyenlőtlenül oszlik meg a három fázis között.
Ez a jelenség a napelemes rendszerek működése szempontjából is fontos, mivel az inverter által megtermelt energia elosztása a fázisok között meghatározza, hogy mennyi energia használható fel közvetlenül a helyszínen.
ÁBRA a fejezet alá
fázisonként fogyasztás példája
Szimmetrikus inverter működése
Szimmetrikus inverter esetén a megtermelt energia azonos arányban kerül elosztásra a három fázis között.
Ha például egy inverter 60 kW teljesítményt termel, akkor ezt jellemzően 20–20–20 kW arányban adja le a három fázison.
Ennek a működési elvnek az előnye, hogy:
- a rendszer egyszerűbb felépítésű
- az inverterek általában olcsóbbak
- a hálózati szimmetria könnyebben fenntartható
Ugyanakkor a gyakorlatban a fogyasztás ritkán oszlik meg egyenletesen a fázisok között. Ilyen esetekben előfordulhat, hogy az egyik fázison keletkező többlettermelés a hálózatba kerül, miközben egy másik fázison ugyanabban az időben hálózati vételezés történik.
Ha a rendszer visszwattvédelemmel működik, akkor ilyen helyzetben az inverter gyakran kénytelen mindhárom fázis termelését visszaszabályozni, még akkor is, ha egyes fázisokon a helyi fogyasztás egyébként képes lenne felvenni a megtermelt energiát.
Fontos megjegyezni, hogy a régebbi inverterek többsége szimmetrikus elven működött, ezért ez a működési mód sokáig általánosnak számított.
Ugyanakkor vannak olyan esetek is, amikor a szimmetrikus működés nem jelent hátrányt. Ha például a fázisonkénti termelés minden fázison kisebb, mint a helyi fogyasztás, akkor az energia teljes mértékben felhasználásra kerül, így az aszimmetrikus működés előnye kevésbé érvényesül.
ÁBRA a fejezet alá
szimmetrikus termelés fázisonként, fogyasztással
Aszimmetrikus inverter működése
Az aszimmetrikus inverterek képesek a megtermelt energiát nem egyenlő arányban elosztani a három fázis között.
Ez lehetővé teszi, hogy az inverter a pillanatnyi fogyasztási igényekhez igazítsa a termelést. Ha például az egyik fázison nagyobb a terhelés, az inverter nagyobb teljesítményt tud oda irányítani.
Ez a működés különösen előnyös olyan rendszerekben, ahol a fogyasztás fázisonként eltérő módon jelentkezik. Például ipari vagy vállalati telephelyeken előfordulhat, hogy különböző épületek vagy technológiai berendezések eltérő fázisokra vannak csatlakoztatva. Az eltérő gyártási folyamatok vagy berendezéshasználat miatt ilyenkor a három fázis terhelése egy adott időpillanatban jelentősen különbözhet.
Az aszimmetrikus működés a modern invertereknél már széles körben elérhető, ugyanakkor az aszimmetria maximális mértéke gyártónként eltérhet, ezért rendszertervezésnél ezt a paramétert is figyelembe kell venni.
ÁBRA a fejezet alá
asszimmetrikus termelés fázisonként, fogyasztással
Rendszerkialakítás és inverterválasztás
A szimmetrikus és aszimmetrikus inverterek közötti különbség elsősorban a három fázis közötti energiaelosztás módjában rejlik.
A kisebb teljesítményű rendszerekben ma már egyre gyakoribb az aszimmetrikus működés, mivel ez segíthet növelni a helyben felhasznált energia arányát.
Nagyobb rendszerek esetében azonban a rendszerkialakítás több szempontot is figyelembe vesz. Az egyik ilyen tényező az energiatárolás módja: például AC csatolt energiatároló rendszerek képesek a szimmetrikus inverterekkel együtt is hatékonyan működni.
Emellett számos ország villamosenergia-hálózati szabályozása nem tesz különbséget a szimmetrikus és aszimmetrikus működés között, így a nagyobb teljesítményű invertereknél ez a kérdés kevésbé meghatározó. Az invertergyártók az aszimmetrikus működést elsősorban a lakossági és kisebb rendszerek igényeihez igazodva fejlesztették tovább, ahol a fázisterhelés különbségei jellemzően nagyobb szerepet játszanak.
Összegzés
A szimmetrikus és aszimmetrikus inverterek közötti különbség elsősorban abban rejlik, hogy hogyan osztják el a megtermelt energiát a három fázis között.
Szimmetrikus működés esetén az energia egyenlő arányban kerül elosztásra, míg aszimmetrikus inverterek képesek a termelést a pillanatnyi fogyasztási igényekhez igazítani.
A rendszertervezés során ezért fontos figyelembe venni a fázisonkénti fogyasztást, az inverter technológiai sajátosságait, valamint az esetleges energiatárolási megoldásokat is.