Zašto se u ravnotežnim trofaznim četverozovnim sustavima javlja prekomjerna struja na neutralnoj liniji
U trofaznom četveroprovodnom sustavu snabdijevanja strujom, među stručnjacima postoji konsenzus da bi struja na neutralnom provodu trebala biti vrlo mala kada su trofazni opterećenja uravnotežena. Međutim, sve više pojava podvlači ovaj koncept.
Na primjer, reklamne svjetloskopije oko zgrade koriste fluorescentnu rasvjetu s elektroničkim balastima. Opterećenja na trofaznim provodima su uravnotežena, gdje je struja svake faze približno 90A, ali struja na neutralnom provodu doseže 160A.
Zapravo, pojava prekomjerne struje na neutralnom provodu postaje sve uobičajenija danas. Zašto se struja javlja na neutralnom provodu kada su trofazna opterećenja uravnotežena, i čak dostiže više od 150% struje na faznom provodu? Ovo je uzrokovano rektifikacijskim krugom.
Kada valna forma struje na faznim provodima predstavlja sinusoidu, ako su oni izmješteni za 120° i imaju istu amplitudu, rezultat njihove vektorske superpozicije na neutralnom provodu je nula. To je ono što svi dobro znaju.
Ali ako su struje na faznim provodima pulsirajuće i izmješteni za 120°, njihova superpozicija na neutralnom provodu izgleda kao što je prikazano na Slici 2. Može se vidjeti na Slici 3 da su pulsirajuće struje na neutralnom provodu pomaknute i ne mogu se potpuno poništiti. Brojeći broj pulsirajućih struja na neutralnom provodu, ima ih tri u jednom ciklusu, tako da je struja na neutralnom provodu zbroj struja svake faze. Prema metodi računanja efektivne vrijednosti struje, struja na neutralnom provodu je 1,7 puta veća od struje na faznom provodu.
Budući da su većina modernih električnih opterećenja opterećenja rektifikacijskih krugova, čak i s uravnoteženim trofaznim opterećenjima može doći do velike struje na neutralnom provodu. Prekomjerna struja na neutralnom provodu je visoko opasna, uglavnom iz dva razloga: prvo, presjek površine neutralnog provoda obično nije veći od presjeka površine faznog provoda, pa prekomjerna struja dovodi do pregrejanja; drugo, na neutralnom provodu nema zaštitnih uređaja, pa se ne može isključiti poput faznih provoda, stvarajući veliku riziku od požara.
Za trofazni simetričan sinusni AC, s uravnoteženim opterećenjima, vektorski zbroj struja faza (jednake amplitude, razlika faza 120°) je nula, tako da je nulto-redna struja nula.
S neravnoteženim opterećenjima, vektorski zbroj nejednakih struja (razlike faza nisu sve 120°) nije nula; nulto-redna struja (neravnotežna struja) je manja od bilo koje struje faze.
Ako trofazna opterećenja sadrže nelinearne komponente (npr. diode), uzrokujući DC i 3. / 6. red harmonika, nulto-redna struja (aritmetički zbroj ovih) može premašiti struju faze. Na primjer, u trofaznom poluvoltnom rektifikatoru, struja svake faze iznosi 1/3 struje opterećenja (nulto-redna struja).
U trofaznom mostovom rektifikatoru, struja teče u oba AC poluciklusa (simetrično, ravnoteženo po fazama), tako da nema DC ili 3. red harmonika; zbroj trofazne struje je nula (nulto-redna struja = 0).
U jednofaznom mostovom rektifikatoru, struja teče u oba AC poluciklusa (simetrično), tako da nema DC ili 3. red harmonika u jednofaznoj struji.
Ako su sva trofazna opterećenja jednofazni mostovi rektifikatora, čak i s neravnoteženim, zbroj trofazne struje nije nula (postoji nulto-redna struja), ali struja na neutralnom provodu neće premašiti struju na faznom provodu.
