Przeznaczenie przewodu neutralnego w układach trójfazowych
Jednym z najważniejszych problemów ekonomicznych zasilaczy jest zmniejszenie ciężaru przewodów sieci elektrycznej dla danej przesyłanej mocy i określonego procentu strat w sieci. Można to osiągnąć nie tylko zwiększając napięcie w sieci, ale także łącząc kilka niezależnych sieci, aw niektórych przewodach można wytworzyć prądy, które się kompensują. Pozwala to na zmniejszenie liczby drutów lub ich przekroju.
Już w pierwszych latach rozwoju elektrotechniki, kiedy przesył energii odbywał się przy stałym napięciu, pomysł ten stosowano w tzw. układ trójprzewodowy, zaproponowany przez Dolivo-Dobrovolskiego.
Niech będą dwa identyczne (pod względem napięcia i mocy) źródła o stałym napięciu U, z których każde służy swoim użytkownikom.
Sieć składa się z czterech przewodów.Jeśli połączysz dwa przewody w tak zwanym przewodzie wyrównawczym (neutralnym), wówczas zsumują się w nim prądy skierowane przeciwnie, dzięki czemu przekrój przewodu można znacznie zmniejszyć.
System trójprzewodowy
Przy symetrycznym obciążeniu (I1 = I2) przewód wyrównawczy jest zbędny, a oszczędności w przewodach sięgają 50°. Kiedy zmieniają się obciążenia (bez przewodu wyrównawczego), napięcie zostanie ponownie rozdzielone między nimi, co jest niepożądane.
Przewód wyrównawczy znacznie zmniejsza asymetryczny rozkład napięcia. Jeśli można pominąć rezystancję wewnętrzną źródeł i rezystancję linii, asymetria jest prawie całkowicie wyeliminowana. Podobna idea leży u podstaw budowy wielofazowych systemów prądu przemiennego.
Symetryczny system wielofazowy to zestaw kilku napięć przemiennych o równej amplitudzie i częstotliwości, symetrycznie przesuniętych w fazie w czasie. System trójfazowy zyskał praktyczne rozpowszechnienie (zob. Trójfazowy system EMF).
System trójfazowy (i dowolny wielofazowy) ma wiele zalet w porównaniu z systemem jednofazowym: pozwala na zwiększenie ciężaru przewodów sieci elektrycznej, zapewnia bardziej równomierne obciążenie silnika, obracanie elektryczne trój- generator napięcia fazowego, a na koniec pozwala na wytworzenie szerokiego wirującego pola magnetycznego stosowane w silnikach elektrycznych.
Jeśli system jednofazowy (o tej samej mocy i tym samym napięciu) zostanie użyty zamiast systemu trójfazowego, potrzebne będą tylko dwa przewody, ale ich przekrój będzie musiał polegać na trzykrotnym prądzie.W porównaniu z systemem jednofazowym, system trójfazowy pozwala zaoszczędzić 30-40% masy drutu.
Zobacz też tutaj: Prąd trójfazowy jest lepszy niż jednofazowy
Niezależnie od obwodu przełączania generatora (zwykle nieznanego użytkownikowi), obciążenie układu trójfazowego można również podłączyć na dwa sposoby - trójkąt lub gwiazda.
W pierwszym przypadku napięcie na każdym z odbiorników jest równe napięciu sieciowemu i nie zmienia się przy zerwaniu symetrii odbiorników Prąd w odbiorniku (fazie) różni się od prądu w linii.
Kiedy odbiorniki są połączone w gwiazdę, prąd w każdym obciążeniu jest równy odpowiedniemu prądowi linii, ale napięcie na każdym obciążeniu (fazie) różni się od napięcia w linii.
Zobacz też -Wartości napięcia, prądu i mocy dla połączeń w gwiazdę i trójkąt
Gdy zmieniają się obciążenia, prądy są automatycznie redystrybuowane, a ich suma (uzyskana w punkcie wspólnym obciążeń) zawsze znika. Jednocześnie następuje odpowiednia redystrybucja naprężeń między nierównomiernymi obciążeniami.
Ta wada jest wyeliminowana, jeśli występuje przewód neutralny (podłączony do wspólnego punktu obciążeń), ponieważ pozwala on, aby suma prądów trójfazowych pozostała niezerowa, tj. przy niesymetrycznym obciążeniu przewód neutralny układu trójfazowego pomaga utrzymać stałe napięcie obciążenia.