Призначення нульового проводу

Приймачі електроенергії можна поділити на дві групи: трифазні двигуни, які мають симетричні обмотки і забезпечують рівномірне навантаження фаз, вмикають у трифазну мережу зіркою без нейтралі та однофазні приймачі (електричні лампи, назріваючі прибори тощо), які не могуть забезпечити строго симетричного навантаження фаз, вмикають у трифазну мережу зіркою з нейтраллю. На практиці часто роль нейтралі виконує земля, тобто нейтраль заземлюють (приєднують до контура заземлення). Нейтраль забезпечує рівність фазних напруг генератора і відповідних фазних напруг споживача при несиметричному навантаженні. Несиметрію у трифазних колах здебільшого створюють однофазні споживачі або аварійні відхилення від нормальних режимів роботи: обрив фази всередині трифазного симетричного приймача, обрив лінійного проводу, КЗ фази приймача тощо. Таким чином, при наявності нейтралі - система чотирьохпровідна: три фази та нейтраль. Типовим прикладом однофазного навантаження, що живиться від трифазної мережі є побутове навантаження. Така система в основному використовується в освітлювальній мережі(лампи підмикають до фазної напруги):

Фазні напруги несиметричного приймача не рівні за величиною, тому вони не створюють симетричної системи векторів. Це приводить до того, що напруга в одній фазі значно перевищує своє номінальне значення, яке дорівнює фазній напрузі джерела. А в іншій фазі напруга суттєве зменшується:

де - комплекс напруги зміщення нейтралі, В

Побудуємо векторну діаграму напруг для нерівномірного навантаження фаз якщо - рис.2.4(1).

Рисунок 2.4 - Векторні діаграми напруг для нерівномірного навантаження фаз для випадку (1) і для випадку (2)

При зменшенні, наприклад , при нейтральна точка буде переміщуватися угору за прямою в точку А. При цьому напруга фази А буде зменшуватися, а в інших фазах - збільшуватися. З цього можна зробити висновок, що при несиметричному навантаженні у трьохпровідній системі відбувається зміщення точки N приймача від центра трикутника лінійних напруг генератора, в результаті чого змінюються фазні напруги приймача: приймачі з меншим повним опором мають менші фазні напруги, а приймачі з більшим повним опором - більші фазні напруги. Напруги на зажимах приймачів у різних фазах тим сильніше відрізняються один від одного, чим більше зміщення нейтралі . Тому у практичних умовах намагаються зменшити до нуля.

Такі відхилення напруги негативно впливають на роботу споживачів і в багатьох випадках можуть привести до виходу їх з ладу, тому перегорання у нульовому проводі запобіжника еквівалентно введенню в коло великого опору, що приведе до спотворення фазних напруг приймача. Отже в нульовому проводі не встановлюють апарати захисту (запобіжники або автоматичні вимикачі), щоб в аварійному режимі він зміг забезпечити рівність напруг генератора та споживача. Струм у нейтральному проводі у більшості випадків менше за лінійні струми, тому його переріз меншим за переріз фазних проводів у 2 рази у ламп розжарювання і рівним фазному в інших випадках.