Провалы напряжения представляют собой случаи, когда среднеквадратичное напряжение в сети уменьшается по отношению к его номинальному значению на короткое время. На рисунке №1 показан провал напряжения боле 80% с продолжительностью в несколько периодов. Это может происходить, в том случае если к линии электропередачи подключены емкостная нагрузка, вызывающая снижение напряжения до момента срабатывания защитных устройств, такая, например, как короткое замыкание в трехфазном электродвигателе, сети или фидере на заводе.

На рисунке №2а показана схема линии электропитания электрического двигателя. Отметим, что импеданс линии вызывает падение напряжения при увеличение тока потребления. При включении двигателя его пусковой ток I_m вызывает падение напряжения на других нагрузках в системе, подключенных к точке общего присоединения. На рисунке №2б, изображен провал напряжения при включении мощного двигателя, из тех, что применяются для привода больших насосов и вентиляторов. Отметим, что в пусковом режиме асинхронные электродвигатели могут потреблять очень большой ток (в 5…10 раз больше, чем при номинальной скорости вращения). Этот большой пусковой ток и вызывает значительное падение напряжения на импедансе линии электропередачи.

Результаты исследований, проведенных Научно-исследовательским институтом электроэнергетики (Electric Power Research Institute - EPRI) (Рисунок №3), показывают, что средняя продолжительность провалов напряжения составляют несколько периодов. Эта продолжительность провалов соотносится со средним временем замыкания цепи автоматическими выключателями (примерно 6 периодов или 100 мс).

Исследуем гипотетический случай включения трехфазного электродвигателя и его воздействие на напряжение питания. Дл этого будем использовать модель, показанная на Рисунке №4а, с напряжениями фаза-нейтраль 277 В, сопротивлением 0,02 Ом и индуктивностью 100 мкГц. Эти сопротивления и индуктивность отображают сопротивления и индуктивности и линии электроснабжения, обмоток двигателя и понижающего трансформатора. Предположим, что двигатель включается в момент времени 0,1 с, а его пусковой ток равен 1000 А. как показано на рисунке №4б, после включения двигателя будет иметь место провал напряжения примерно на 60 В амплитудного значения. Это соответствует примерно 15 % от номинального напряжения.

Теперь проведем анализ провала напряжения в системе с межфазным напряжением 480 В. Модель этой системы приведена на Рисунке №5 в виде эквивалентной схемы для напряжения фаза-нейтраль. При междуфазном напряжении 480 В напряжение фаза-нейтраль составляет 277 В. Реактанс линии электроснабжения равен (0,0002 Ом+j 0,01 Ом), а ток нагрузки I_L =5000 A. Предложим, как и ранее, что включение нагрузки происходит в момент времени t=0.1c. Тогда после включения после включения падение напряжения на линии составит:

I_L(R+jX_L)=(5000)(0.002+j(0.01))=10+j(50)

Напряжение на нагрузке при этом получиться равным (267-j50)В. При этом появится сдвиг фазы между напряжением и током в нагрузке, равный:

-arctg (50/267)=-10.6⁰

Таким образом, в рассматриваемом случае напряжение на нагрузке отстает от напряжения источника питания на 10,6⁰ , а среднеквадратичное значение падения напряжения на импедансе линии составляет 51 В.

Как показано на рисунке №6, для улучшения коэффициента мощности в схему параллельно нагрузке может быть добавлен конденсатор.