Mục đích của dây trung tính trong hệ thống ba pha
Một trong những vấn đề kinh tế quan trọng nhất của nguồn điện là giảm trọng lượng của dây dẫn của mạng điện đối với công suất truyền tải nhất định và một tỷ lệ tổn thất nhất định trong mạng. Nó có thể đạt được không chỉ bằng cách tăng điện áp trong mạng mà còn bằng cách kết hợp một số mạng độc lập và trong một số dây có thể tạo ra dòng điện bù cho nhau. Điều này giúp giảm số lượng dây hoặc tiết diện của chúng.
Ngay trong những năm đầu tiên phát triển kỹ thuật điện, khi việc truyền năng lượng được thực hiện ở điện áp không đổi, ý tưởng này đã được sử dụng trong cái gọi là. hệ thống ba dây, do Dolivo-Dobrovolski đề xuất.
Giả sử có hai nguồn giống hệt nhau (về điện áp và công suất) có điện áp không đổi U, mỗi nguồn phục vụ người dùng của nó.
Mạng bao gồm bốn dây.Nếu bạn kết hợp hai dây trong cái gọi là dây cân bằng (trung tính), thì các dòng điện ngược chiều sẽ được tổng hợp trong đó, do đó tiết diện của dây có thể giảm đáng kể.
Hệ thống ba dây
Với tải đối xứng (I1 = I2), dây cân bằng là không cần thiết và mức tiết kiệm dây đạt tới 50 °. Khi tải thay đổi (không có dây cân bằng), điện áp sẽ được phân phối lại giữa chúng, điều này là không mong muốn.
Dây dẫn cân bằng làm giảm đáng kể sự phân bố điện áp không đối xứng. Nếu có thể bỏ qua điện trở trong của các nguồn và điện trở của đường dây thì sự bất đối xứng gần như được loại bỏ hoàn toàn. Một ý tưởng tương tự làm cơ sở cho việc xây dựng các hệ thống dòng điện xoay chiều nhiều pha.
Một hệ thống đối xứng nhiều pha là một tập hợp nhiều điện áp xoay chiều có biên độ và tần số bằng nhau, đối xứng lệch pha theo thời gian. Một hệ thống ba pha đã trở nên phổ biến trong thực tế (xem — Hệ thống EMF ba pha).
Hệ thống ba pha (và bất kỳ polyphase nào) có một số ưu điểm so với hệ thống một pha: nó cho phép bạn tăng thêm trọng lượng cho dây dẫn của mạng điện, cung cấp tải đều hơn cho động cơ, điện ba pha quay máy phát điện áp pha, và cuối cùng cho phép bạn tạo ra một từ trường quay rộng dùng trong động cơ điện.
Nếu hệ thống một pha (có cùng công suất và cùng điện áp) được sử dụng thay cho hệ thống ba pha, thì chỉ cần hai dây, nhưng tiết diện của chúng sẽ phải dựa vào dòng điện gấp ba lần.So với hệ thống một pha, hệ thống ba pha tiết kiệm 30-40% trọng lượng dây.
Xem thêm tại đây: Dòng điện ba pha tốt hơn một pha
Bất kể mạch chuyển mạch của máy phát (thường người dùng không biết), tải của hệ thống ba pha cũng có thể được kết nối theo hai cách - tam giác hoặc sao.
Trong trường hợp đầu tiên, điện áp ở mỗi người dùng bằng với điện áp đường dây và không thay đổi khi tính đối xứng của tải bị phá vỡ.Dòng điện trong người dùng (pha) khác với dòng điện trên đường dây.
Khi người tiêu dùng được kết nối sao, dòng điện trong mỗi tải bằng với dòng điện tương ứng, nhưng điện áp ở mỗi tải (pha) khác với dòng điện.
Xem thêm -Giá trị điện áp, dòng điện và công suất cho các kết nối sao và tam giác
Khi tải thay đổi, các dòng điện sẽ tự động được phân phối lại và tổng của chúng (thu được tại điểm chung của các tải) luôn biến mất. Đồng thời, có sự phân bố lại ứng suất tương ứng giữa các tải trọng không đồng đều.
Nhược điểm này được loại bỏ nếu có một dây dẫn trung tính (nối với điểm chung của các tải), vì nó cho phép tổng các dòng điện ba pha khác không, tức là trong trường hợp tải không cân bằng, dây trung tính của hệ thống ba pha giúp duy trì điện áp tải không đổi.