Nollajohtimen käyttötarkoitus kolmivaiheisissa järjestelmissä
Yksi tärkeimmistä tehonsyötön taloudellisista ongelmista on vähentää sähköverkon johtimien painoa tietyllä lähetetyllä teholla ja tietyllä prosentilla verkon häviöistä. Se voidaan saavuttaa paitsi lisäämällä verkon jännitettä myös yhdistämällä useita itsenäisiä verkkoja, ja joissakin johtimissa on mahdollista luoda virtoja, jotka kompensoivat toisiaan. Tämä mahdollistaa joko johtojen lukumäärän tai niiden poikkileikkauksen pienentämisen.
Jo sähkötekniikan ensimmäisinä kehitysvuosina, kun energian siirto tapahtui vakiojännitteellä, tätä ajatusta käytettiin ns. kolmijohtoinen järjestelmä, ehdotti Dolivo-Dobrovolski.
Olkoon kaksi identtistä (jännitteen ja tehon suhteen) vakiojännitteen U lähdettä, joista jokainen palvelee käyttäjiään.
Verkko koostuu neljästä johdosta.Jos yhdistät kaksi johtoa ns. tasaus- (nolla) -johtimeen, siinä summataan vastakkaiseen suuntaan suunnatut virrat, joten johtimen poikkileikkausta voidaan pienentää merkittävästi.
Kolmijohtiminen järjestelmä
Symmetrisellä kuormituksella (I1 = I2) tasauslanka on tarpeeton ja johtimien säästö on 50 °. Kun kuormat muuttuvat (ilman tasausjohtoa), jännite jaetaan uudelleen niiden välillä, mikä ei ole toivottavaa.
Tasoitusjohdin vähentää merkittävästi epäsymmetristä jännitteen jakautumista. Jos on mahdollista jättää huomioimatta lähteiden sisäinen vastus ja linjan vastus, epäsymmetria eliminoituu lähes kokonaan. Samanlainen ajatus on monivaiheisten vaihtovirtajärjestelmien rakentamisen taustalla.
Monivaiheinen symmetrinen järjestelmä on joukko useita saman amplitudin ja taajuuden omaavia vaihtojännitteitä, jotka ovat symmetrisesti epävaiheessa ajan kanssa. Kolmivaiheinen järjestelmä on saavuttanut käytännön yleisyyden (ks. Kolmivaiheinen EMF-järjestelmä).
Kolmivaiheisella (ja millä tahansa monivaiheisella) järjestelmällä on useita etuja yksivaiheiseen järjestelmään verrattuna: sen avulla voit lisätä painoa sähköverkon johtimiin, antaa tasaisemman kuormituksen moottorille, pyörivällä sähköisellä kolmivaiheisella järjestelmällä. vaihejännitegeneraattori, ja lopulta voit luoda laajan pyörivän magneettikentän käytetään sähkömoottoreissa.
Jos yksivaiheista järjestelmää (samalla teholla ja samalla jännitteellä) käytetään kolmivaiheisen järjestelmän sijasta, tarvitaan vain kaksi johtoa, mutta niiden poikkileikkauksen on oltava kolminkertainen virtaan.Yksivaiheiseen järjestelmään verrattuna kolmivaiheinen järjestelmä säästää langan painossa 30-40 %.
Katso myös täältä: Kolmivaihevirta on parempi kuin yksivaiheinen virta
Riippumatta generaattorin kytkentäpiiristä (yleensä käyttäjälle tuntematon), kolmivaihejärjestelmän kuormitus voidaan kytkeä myös kahdella tavalla - kolmio tai tähti.
Ensimmäisessä tapauksessa kunkin käyttäjän jännite on yhtä suuri kuin verkkojännite, eikä se muutu, kun kuormien symmetria katkeaa.Käyttäjän (vaihe) virta eroaa johdon virrasta.
Kun kuluttajat ovat tähtikytkettyjä, kunkin kuorman virta on yhtä suuri kuin vastaava linjavirta, mutta kunkin kuorman (vaiheen) jännite on erilainen kuin johdossa.
Katso myös -Tähti- ja kolmioliitäntöjen jännite-, virta- ja tehoarvot
Kuormien muuttuessa virrat jakautuvat automaattisesti uudelleen ja niiden summa (saatu kuormien yhteisestä pisteestä) katoaa aina. Samalla tapahtuu vastaava jännitysten uudelleenjakauma epätasaisten kuormien välillä.
Tämä haitta eliminoituu, jos nollajohdin on kytketty (kytkettynä kuormien yhteiseen pisteeseen), koska se mahdollistaa kolmen vaihevirran summan pysymisen poikkeavan nollasta, ts. epätasapainoisessa kuormassa kolmivaihejärjestelmän nollajohdin auttaa ylläpitämään tasaisen kuormitusjännitteen.