Γιατί παράγεται υπερβολική συντεταγμένη ρεύση σε ισορροπημένα συστήματα τριφασικής τριαίρευσης;
Σε ένα σύστημα διανομής τριφασικής ρευστού με τέσσερις γραμμές, είναι κοινός συναίνεσης μεταξύ των ειδικών του τομέα ότι η ροή στην ουδέτερη γραμμή θα πρέπει να είναι πολύ μικρή όταν οι τρεις φάσεις είναι ισορροπημένες. Ωστόσο, όλο και περισσότερα φαινόμενα ανατρέπουν αυτή την έννοια.
Για παράδειγμα, τα φωτεινά πινακίδια γύρω από ένα κτίριο χρησιμοποιούν φωτεινά διαθερμαντικά με ηλεκτρονικά βαλάστρα. Οι φορτίες στις τρεις φάσεις είναι ισορροπημένες, με κάθε φάση να έχει περίπου 90A, αλλά η ροή στην ουδέτερη γραμμή φτάνει τα 160A.
Στην πραγματικότητα, το φαινόμενο της υπερβολικής ροής στην ουδέτερη γραμμή γίνεται όλο και πιο συνηθισμένο σήμερα. Γιατί εμφανίζεται ροή στην ουδέτερη γραμμή όταν οι τρεις φάσεις είναι ισορροπημένες, και ακόμη κι όταν ξεπερνά το 150% της ροής της φάσης; Αυτό οφείλεται στο προσανατολιστικό κύκλωμα.
Όταν η κύματος της ροής στις φάσεις είναι ημιτονοειδή, αν είναι 120° εκτός φάσης και έχουν την ίδια ένταση, το αποτέλεσμα της διανυσματικής συνθέσεως στην ουδέτερη γραμμή είναι μηδέν. Αυτό είναι αυτό που γνωρίζουν όλοι.
Αλλά αν οι ροές στις φάσεις είναι παλμικές και 120° εκτός φάσης, το αποτέλεσμα της διανυσματικής συνθέσεως στην ουδέτερη γραμμή είναι όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Από το Σχήμα 3, φαίνεται ότι οι παλμικές ροές στην ουδέτερη γραμμή είναι σε σταδιακή καθυστέρηση και δεν μπορούν να ακυρωθούν. Μετρώντας τον αριθμό των παλμικών ροών στην ουδέτερη γραμμή, υπάρχουν τρεις σε μία περίοδο, οπότε η ροή στην ουδέτερη γραμμή είναι η άθροιση των ροών των καθεμιάς φάσης. Σύμφωνα με τον τρόπο υπολογισμού της αποτελεσματικής τιμής της ροής, η ροή στην ουδέτερη γραμμή είναι 1,7 φορές της ροής της φάσης.
Επειδή τα περισσότερα σύγχρονα ηλεκτρικά φορτία είναι φορτία προσανατολιστικών κυκλωμάτων, ακόμη και με ισορροπημένες τρεις φάσεις, μπορεί να παρουσιαστεί μεγάλη ροή στην ουδέτερη γραμμή. Η υπερβολική ροή στην ουδέτερη γραμμή είναι εξαιρετικά επικίνδυνη, κυρίως για δύο λόγους: πρώτον, η διαστολή της ουδέτερης γραμμής είναι συνήθως μη μεγαλύτερη από τη διαστολή της φάσης, οπότε μια υπερβολική ροή προκαλεί υπερθέρμανση; δεύτερον, δεν υπάρχουν προστατευτικά συστήματα στην ουδέτερη γραμμή, οπότε δεν μπορεί να διακοπεί όπως οι φάσεις, δημιουργώντας μεγάλο κίνδυνο πυρκαγιάς.
Για τριφασική συμμετρική αλλοίωση, με ισορροπημένα φορτία, τα διανύσματα ροής φάσης (ίσης έντασης, 120° διαφορά φάσης) αθροίζονται σε μηδέν, οπότε η ροή μηδενικής σειράς είναι μηδέν.
Με άνισα φορτία, τα διανύσματα ροής (διαφορετικής έντασης, διαφορά φάσης όχι όλες 120°) αθροίζονται σε μη μηδενικό ποσό; η ροή μηδενικής σειράς (άνιση ροή) είναι μικρότερη από κάθε ροή φάσης.
Εάν τα τριφασικά φορτία έχουν μη γραμμικά συστατικά (π.χ., διόδους), προκαλώντας ΧΧ και 3η/6η - Τάξης αρμονικά, η ροή μηδενικής σειράς (αριθμητικό άθροισμα αυτών) μπορεί να ξεπεράσει τη ροή φάσης. Για παράδειγμα, σε έναν τριφασικό μισή-κύκλου προσανατολιστικό, η ροή κάθε φάσης είναι 1/3 της ροής φορτίου (η ροή μηδενικής σειράς).
Σε έναν τριφασικό ποντογέφυρα προσανατολιστικό, η ροή κυκλοφορεί σε και τα δύο ημικύκλια ΧΧ (συμμετρική, ισορροπημένη στις φάσεις), οπότε δεν υπάρχουν ΧΧ ή 3η - τάξης αρμονικά; το άθροισμα της τριφασικής ροής είναι μηδέν (ροή μηδενικής σειράς = 0).
Σε έναν μονοφασικό ποντογέφυρα προσανατολιστικό, η ροή κυκλοφορεί σε και τα δύο ημικύκλια ΧΧ (συμμετρική), οπότε δεν υπάρχουν ΧΧ ή 3η - τάξης αρμονικά στη μονοφασική ροή.
Εάν όλα τα τριφασικά φορτία είναι μονοφασικοί ποντογέφυρες προσανατολιστικοί, ακόμη και με άνιση φορτία, το άθροισμα της τριφασικής ροής είναι μη μηδενικό (υπάρχει ροή μηδενικής σειράς), αλλά η ροή στην ουδέτερη γραμμή δεν ξεπερνά τη ροή της φάσης.
