چرا در سیستم‌های متعادل سه فاز چهار سیم جریان میانی بیش از حد رخ می‌دهد
در سیستم توزیع برق سه فاز چهار سیم، این یک توافق عمومی در میان متخصصان صنعت است که جریان خط خنثی باید بسیار کوچک باشد زمانی که بارهای سه فاز متعادل هستند. با این حال، پدیده‌های بیشتر و بیشتری این مفهوم را نقض می‌کنند.
به عنوان مثال، جعبه‌های تبلیغاتی دور یک ساختمان از روشنایی فلورسنت با بالاست الکترونیکی استفاده می‌کنند. بارهای روی خطوط سه فاز متعادل هستند، با این حال جریان هر فاز حدود ۹۰ آمپر است، اما جریان خط خنثی به ۱۶۰ آمپر می‌رسد.
در واقع، پدیده جریان بیش از حد خط خنثی اکنون به طور مداوم شایع‌تر می‌شود. چرا جریان در خط خنثی ظاهر می‌شود حتی وقتی بارهای سه فاز متعادل هستند و حتی بیش از ۱۵۰٪ جریان خط فازی می‌شود؟ این امر توسط مدار مستقیم‌ساز ایجاد می‌شود.
وقتی موج جریان خطوط فاز سینوسی است، اگر آنها ۱۲۰ درجه اختلاف فاز داشته باشند و دامنه یکسانی داشته باشند، نتیجه برداری ترکیبی آنها در خط خنثی صفر است. این چیزی است که همه آشنا هستند.
اما اگر جریان‌های خطوط فاز ضربه‌ای باشند و ۱۲۰ درجه اختلاف فاز داشته باشند، نتیجه ترکیبی آنها در خط خنثی مطابق شکل ۲ نمایش داده می‌شود. از شکل ۳ می‌توان دید که جریان‌های ضربه‌ای در خط خنثی متناوب هستند و نمی‌توانند یکدیگر را حذف کنند. تعداد جریان‌های ضربه‌ای در خط خنثی در یک چرخه سه عدد است، بنابراین جریان در خط خنثی مجموع جریان‌های هر خط فاز است. بر اساس روش محاسبه مقدار مؤثر جریان، جریان در خط خنثی ۱.۷ برابر جریان خط فاز است.
از آنجا که بیشتر بارهای الکتریکی مدرن بارهای مدار مستقیم‌ساز هستند، حتی با بارهای سه فاز متعادل، ممکن است جریان خنثی بزرگی ایجاد شود. جریان بیش از حد خط خنثی بسیار خطرناک است، عمدتاً به دو دلیل: اول، مساحت مقطع خط خنثی معمولاً بزرگتر از خط فاز نیست، بنابراین جریان بیش از حد باعث گرم شدن می‌شود؛ دوم، دستگاه‌های محافظ در خط خنثی وجود ندارد، بنابراین مانند خطوط فاز قابل قطع نیست و خطر بسیار زیادی از آتش‌سوزی ایجاد می‌کند.
برای جریان سه فاز سینوسی متقارن، با بارهای متعادل، بردارهای جریان فاز (با دامنه یکسان و اختلاف فاز ۱۲۰ درجه) مجموع صفر می‌دهند، بنابراین جریان توالی صفر صفر است.
با بارهای نامتعادل، بردارهای جریان نامساوی (اختلاف فاز همه ۱۲۰ درجه نیست) مجموع غیر صفر می‌دهند؛ جریان توالی صفر (جریان نامتعادل) کوچکتر از هر جریان فاز است.
اگر بارهای سه فاز دارای اجزای غیرخطی (مانند دیودها) باشند، باعث ایجاد جریان مستقیم و هارمونیک‌های مرتبه سوم/ششم می‌شوند، جریان توالی صفر (جمع حسابی این موارد) ممکن است بیشتر از جریان فاز باشد. به عنوان مثال، در مستقیم‌ساز نیم موج سه فاز، هر جریان فاز ۱/۳ جریان بار (جریان توالی صفر) است.
در مستقیم‌ساز پل سه فاز، جریان در هر دو نیم دوره جریان متناوب (متقارن و متعادل در بین فازها) جریان می‌یابد، بنابراین جریان مستقیم یا هارمونیک مرتبه سوم وجود ندارد؛ مجموع جریان سه فاز صفر است (جریان توالی صفر = ۰).
در مستقیم‌ساز پل تک فاز، جریان در هر دو نیم دوره جریان متناوب (متقارن) جریان می‌یابد، بنابراین جریان مستقیم یا هارمونیک مرتبه سوم در جریان تک فاز وجود ندارد.
اگر تمام بارهای سه فاز مستقیم‌ساز پل تک فاز باشند، حتی با عدم تعادل، مجموع جریان سه فاز غیر صفر است (جریان توالی صفر وجود دارد)، اما جریان خط خنثی از جریان فاز بیشتر نخواهد شد.
