Hvorfor oppstår det for mye nøytralstrøm i balanserte tre-fase fire-ledersystemer
I et trefase fireledet strømsystem er det en felles oppfatning blant branchens innenforståtte at strømmen i nøytral-ledet bør være veldig liten når trefaselastene er balansert. Imidlertid subverterer stadig flere fenomener denne oppfatningen.
For eksempel bruker reklamelysbokser rundt et bygg fluorescerende lys med elektroniske ballaster. Lastene på de tre fasene er balanserte, med hver fasestrøm på omtrent 90A, men strømmen i nøytral-ledet når 160A.
Faktisk blir fenomenet med unormalt høy strøm i nøytral-ledet stadig vanligere i dag. Hvorfor vises det fortsatt strøm i nøytral-ledet når trefaselastene er balanserte, og kan til og med nå over 150% av faseledets strøm? Dette er forårsaket av rettopplastede kretser.
Når strømformen i faseledene er en sinusbølge, og de er 120° forskyvet og har samme amplitud, vil resultatet av deres vektorsuperposisjon i nøytral-ledet være null. Dette er noe alle er kjent med.
Men hvis strømmene i faseledene er pulsede og 120° forskyvet, vil deres superposisjonsresultat i nøytral-ledet være som vist i figur 2. Det kan sees fra figur 3 at pulsed strømmer i nøytral-ledet er forskyvet og kan ikke heve hverandre ut. Ved å telle antallet av pulsed strømmer i nøytral-ledet, finnes det tre i én periode, så strømmen i nøytral-ledet er summen av strømmene i hver fase. Ifølge beregningsmetoden for effektiv strømverdi, er strømmen i nøytral-ledet 1,7 ganger større enn faseledets strøm.
Ettersom de fleste moderne elektriske laster er rettopplastede kretsbelasted, kan det forekomme en stor nøytralstrøm selv med balanserte trefaselaster. En for stor nøytralstrøm er svært farlig, hovedsakelig av to grunner: først, krysset seksjonen til nøytral-ledet er vanligvis ikke større enn faseledets, så en overstrømning fører til overvarming; andre, det finnes ingen beskyttelsesenheter på nøytral-ledet, så den kan ikke skilles fra strømmen som faseleder, noe som skaper en enorm brannrisiko.
For trefasersymmetrisk sinusformet AC, med balanserte laster, summerer fasestrømvectorene (med like store verdier, 120° faseskilte) til null, så nullsekvensstrømmen er null.
Med ubalanserte laster, ulike strømvectorer (faseskiller ikke alle 120°), gir en ikkenull sum; nullsekvensstrømmen (ubalansert strøm) er mindre enn enhver fasestrøm.
Hvis trefaselaster inneholder ikke-lineære komponenter (f.eks. dioder), som fører til DC og 3. og 6. orden harmonikker, kan nullsekvensstrømmen (aritmetisk sum av disse) overstige fasestrømmen. For eksempel, i en trefase halvøkretsretter, er enhver fasestrøm 1/3 av laststrømmen (nullsekvensstrømmen).
I en trefase bro-rectifier, strømmer det i begge AC-halvsykluser (symmetrisk, balansert over faser), så det er ingen DC eller 3. orden harmonikker; summen av trefasestrømmen er null (nullsekvensstrøm = 0).
I en enefase bro-rectifier, strømmer det i begge AC-halvsykluser (symmetrisk), så det er ingen DC eller 3. orden harmonikker i enefasestrømmen.
Hvis alle trefaselaster er enefase bro-rectifiser, selv med ubalans, vil summen av trefasestrømmen være ikkenull (nullsekvensstrøm eksisterer), men nøytralstrømmen vil ikke overstige fasestrømmen.
