Por que ocorre corrente neutra excessiva en sistemas trifásicos equilibrados de catro fios
Nun un sistema de distribución de enerxía trifásico de catro fios, é un consenso entre os insiders da industria que a corrente na liña neutra debe ser moi pequena cando as cargas trifásicas están equilibradas. No entanto, máis e máis fenómenos están subvertindo este concepto.
Por exemplo, as caixas de publicidade ao redor dun edificio usan iluminación fluorescente con balastos electrónicos. As cargas nas liñas trifásicas están equilibradas, coa corrente de cada fase sendo aproximadamente 90A, pero a corrente na liña neutra alcanza 160A.
De feito, o fenómeno de corrente excesiva na liña neutra está tornándose cada vez máis común nos días de hoxe. Por que aínda aparece corrente na liña neutra cando as cargas trifásicas están equilibradas, e incluso alcanzan máis do 150% da corrente da liña de fase? Isto é causado polo circuito rectificador.
Cando a onda de corrente das liñas de fase é unha onda senoidal, se están 120° desfasadas e teñen a mesma amplitud, o resultado da súa superposición vectorial na liña neutra é cero. Isto é o que todos coñecen.
Pero se as correntes nas liñas de fase son pulsantes e 120° desfasadas, o seu resultado de superposición na liña neutra é como se mostra na Figura 2. Pódese ver na Figura 3 que as correntes pulsantes na liña neutra están desfasadas e non poden anularse mutuamente. Contando o número de correntes pulsantes na liña neutra, hai tres nun ciclo, polo que a corrente na liña neutra é a suma das correntes de cada liña de fase. Segundo o método de cálculo do valor efectivo da corrente, a corrente na liña neutra é 1,7 veces a da corrente da liña de fase.
Dado que a maioría das cargas eléctricas modernas son cargas de circuitos rectificadores, mesmo cunhas cargas trifásicas equilibradas, pode ocorrer unha gran corrente na liña neutra. A corrente excesiva na liña neutra é altamente perigosa, principalmente por dúas razóns: primeiro, a sección transversal da liña neutra xeralmente non é maior que a da liña de fase, polo que un sobrecorrente causa sobrecalentamento; segundo, non hai dispositivos de protección na liña neutra, polo que non pode desconectarse como as liñas de fase, creando un gran risco de incendio.
Para a corrente alternada simétrica trifásica senoidal, con cargas equilibradas, os vectores de corrente de fase (máxima igual, 120° de diferencia de fase) suman cero, polo que a corrente de secuencia cero é cero.
Con cargas desequilibradas, vectores de corrente desiguais (diferenzas de fase non todas 120°) dan unha suma non nula; a corrente de secuencia cero (corrente desequilibrada) é menor que calquera corrente de fase.
Se as cargas trifásicas teñen compoñentes non lineares (por exemplo, diodos), causando corrente continua e harmónicos de 3ª/6ª orde, a corrente de secuencia cero (suma aritmética destas) pode exceder a corrente de fase. Por exemplo, nun rectificador semiondulatorio trifásico, calquera corrente de fase é 1/3 da corrente de carga (a corrente de secuencia cero).
Nun rectificador ponte trifásico, a corrente fluye en ambos os ciclos semiondulados (simétrico, equilibrado entre fases), polo que non hai corrente continua nin harmónicos de 3ª orde; a suma da corrente trifásica é cero (corrente de secuencia cero = 0).
Nun rectificador ponte monofásico, a corrente fluye en ambos os ciclos semiondulados (simétrico), polo que non hai corrente continua nin harmónicos de 3ª orde na corrente monofásica.
Se todas as cargas trifásicas son rectificadores ponte monofásicos, mesmo cun desequilibrio, a suma da corrente trifásica é non nula (existe a corrente de secuencia cero), pero a corrente na liña neutra non superará a corrente da liña de fase.
