Σκοπός ουδέτερου αγωγού σε τριφασικά συστήματα
Ένα από τα πιο σημαντικά οικονομικά προβλήματα της παροχής ρεύματος είναι η μείωση του βάρους των καλωδίων του ηλεκτρικού δικτύου για μια δεδομένη μεταδιδόμενη ισχύ και ένα ορισμένο ποσοστό απωλειών στο δίκτυο. Μπορεί να επιτευχθεί όχι μόνο με την αύξηση της τάσης στο δίκτυο, αλλά και με το συνδυασμό πολλών ανεξάρτητων δικτύων και σε ορισμένα από τα καλώδια είναι δυνατό να δημιουργηθούν ρεύματα που αντισταθμίζουν το ένα το άλλο. Αυτό καθιστά δυνατή τη μείωση είτε του αριθμού των καλωδίων είτε της διατομής τους.
Ήδη από τα πρώτα χρόνια της ανάπτυξης της ηλεκτρολογικής μηχανικής, όταν η μετάδοση της ενέργειας γινόταν με σταθερή τάση, η ιδέα αυτή χρησιμοποιήθηκε στο λεγόμενο. σύστημα τριών καλωδίων, που προτείνει ο Dolivo-Dobrovolski.
Έστω δύο πανομοιότυπες (από άποψη τάσης και ισχύος) πηγές σταθερής τάσης U, καθεμία από τις οποίες εξυπηρετεί τους χρήστες της.
Το δίκτυο αποτελείται από τέσσερα καλώδια.Εάν συνδυάσετε δύο καλώδια στο λεγόμενο καλώδιο εξισορρόπησης (ουδέτερο), τότε τα αντίθετα κατευθυνόμενα ρεύματα θα αθροιστούν σε αυτό, οπότε η διατομή του σύρματος μπορεί να μειωθεί σημαντικά.
Σύστημα τριών συρμάτων
Με συμμετρικό φορτίο (I1 = I2), το καλώδιο εξισορρόπησης δεν είναι απαραίτητο και η εξοικονόμηση καλωδίων φτάνει τους 50 °. Όταν αλλάξουν τα φορτία (χωρίς καλώδιο εξισορρόπησης), η τάση θα ανακατανεμηθεί μεταξύ τους, κάτι που είναι ανεπιθύμητο.
Ο αγωγός εξισορρόπησης μειώνει σημαντικά την ασύμμετρη κατανομή τάσης. Εάν είναι δυνατόν να αγνοηθεί η εσωτερική αντίσταση των πηγών και η αντίσταση της γραμμής, η ασυμμετρία εξαλείφεται σχεδόν εντελώς. Μια παρόμοια ιδέα βασίζεται στην κατασκευή πολυφασικών συστημάτων εναλλασσόμενου ρεύματος.
Ένα πολυφασικό συμμετρικό σύστημα είναι ένα σύνολο από πολλές εναλλασσόμενες τάσεις ίσου πλάτους και συχνότητας, συμμετρικά εκτός φάσης με το χρόνο. Ένα σύστημα τριών φάσεων έχει αποκτήσει πρακτική επικράτηση (βλ. Τριφασικό σύστημα EMF).
Ένα τριφασικό (και οποιοδήποτε πολυφασικό) σύστημα έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με ένα μονοφασικό σύστημα: σας επιτρέπει να προσθέσετε βάρος στα καλώδια του ηλεκτρικού δικτύου, παρέχει πιο ομοιόμορφο φορτίο στον κινητήρα, περιστρεφόμενο ηλεκτρικό τριών γεννήτρια τάσης φάσης, και τέλος σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα ευρύ περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιείται σε ηλεκτροκινητήρες.
Εάν χρησιμοποιείται ένα μονοφασικό σύστημα (με την ίδια ισχύ και την ίδια τάση) αντί για ένα τριφασικό σύστημα, τότε θα χρειαστούν μόνο δύο καλώδια, αλλά η διατομή τους θα πρέπει να βασίζεται σε τριπλάσιο ρεύμα.Σε σύγκριση με ένα μονοφασικό σύστημα, ένα τριφασικό σύστημα εξοικονομεί 30-40% σε βάρος σύρματος.
Δείτε και εδώ: Το τριφασικό ρεύμα είναι καλύτερο από το μονοφασικό
Ανεξάρτητα από το κύκλωμα μεταγωγής της γεννήτριας (συνήθως άγνωστο στο χρήστη), το φορτίο ενός τριφασικού συστήματος μπορεί επίσης να συνδεθεί με δύο τρόπους - δέλτα ή αστέρι.
Στην πρώτη περίπτωση, η τάση σε κάθε χρήστη είναι ίση με την τάση γραμμής και δεν αλλάζει όταν σπάσει η συμμετρία των φορτίων.Το ρεύμα στο χρήστη (φάση) διαφέρει από το ρεύμα στη γραμμή.
Όταν οι καταναλωτές είναι συνδεδεμένοι με αστέρι, το ρεύμα σε κάθε φορτίο είναι ίσο με το αντίστοιχο ρεύμα γραμμής, αλλά η τάση σε κάθε φορτίο (φάση) είναι διαφορετική από τη γραμμή.
Δείτε επίσης -Τιμές τάσης, ρεύματος και ισχύος για συνδέσεις αστέρα και τριγώνου
Όταν αλλάζουν τα φορτία, τα ρεύματα ανακατανέμονται αυτόματα και το άθροισμά τους (που προκύπτει στο κοινό σημείο των φορτίων) εξαφανίζεται πάντα. Ταυτόχρονα, υπάρχει αντίστοιχη ανακατανομή των τάσεων μεταξύ των ανομοιόμορφων φορτίων.
Αυτό το μειονέκτημα εξαλείφεται εάν υπάρχει ουδέτερος αγωγός (συνδεδεμένος στο κοινό σημείο των φορτίων), καθώς επιτρέπει στο άθροισμα των τριφασικών ρευμάτων να παραμείνει μη μηδενικό, δηλ. σε μη ισορροπημένο φορτίο, ο ουδέτερος αγωγός του τριφασικού συστήματος βοηθά στη διατήρηση σταθερής τάσης φορτίου.