Účel nulového vodiče v třífázových systémech

Jedním z nejdůležitějších ekonomických problémů napájecího zdroje je snížení hmotnosti vodičů elektrické sítě pro daný přenášený výkon a určité procento ztrát v síti. Lze toho dosáhnout nejen zvýšením napětí v síti, ale také kombinací více nezávislých sítí a v některých vodičích je možné vytvořit proudy, které se vzájemně kompenzují. To umožňuje snížit buď počet vodičů, nebo jejich průřez.

Již v prvních letech rozvoje elektrotechniky, kdy se přenos energie uskutečňoval při konstantním napětí, byla tato myšlenka využívána v tzv. třívodičový systém, navrhl Dolivo-Dobrovolski.

Budiž dva stejné (napěťově i výkonově) zdroje konstantního napětí U, z nichž každý slouží svým uživatelům.

Síť se skládá ze čtyř vodičů.Pokud spojíte dva vodiče v tzv. vyrovnávacím (neutrálním) vodiči, pak se v něm budou sčítat opačně směrované proudy, takže se může výrazně zmenšit průřez vodiče.

Třívodičový systém

Při symetrické zátěži (I1 = I2) je vyrovnávací vodič zbytečný a úspora vodičů dosahuje 50°. Při změně zátěže (bez vyrovnávacího vodiče) dojde k přerozdělení napětí mezi nimi, což je nežádoucí.

Vyrovnávací vodič výrazně snižuje asymetrické rozložení napětí. Pokud je možné ignorovat vnitřní odpor zdrojů a odpor vedení, je asymetrie téměř zcela eliminována. Podobná myšlenka je základem konstrukce vícefázových systémů střídavého proudu.

Polyfázový symetrický systém je soubor několika střídavých napětí stejné amplitudy a frekvence, symetricky mimo fázi s časem. Praktickou převahu získal třífázový systém (viz — Třífázový systém EMF).

Třífázový (a jakýkoli vícefázový) systém má ve srovnání s jednofázovým systémem řadu výhod: umožňuje přidat váhu vodičům elektrické sítě, poskytuje rovnoměrnější zatížení motoru, rotační elektrický tří- generátor fázového napětí a konečně umožňuje vytvořit široké točivé magnetické pole používané v elektromotorech.

Pokud se místo třífázového systému použije jednofázový systém (se stejným výkonem a stejným napětím), budou potřeba pouze dva vodiče, ale jejich průřez se bude muset spoléhat na trojnásobek proudu.Ve srovnání s jednofázovým systémem ušetří třífázový systém 30-40% hmotnosti drátu.

Viz také zde: Třífázový proud je lepší než jednofázový

Bez ohledu na spínací obvod generátoru (pro uživatele obvykle neznámý) lze zátěž třífázového systému zapojit také dvěma způsoby - do trojúhelníku nebo do hvězdy.

V prvním případě se napětí na každém z uživatelů rovná síťovému napětí a při porušení symetrie zátěží se nemění Proud v uživateli (fázi) se liší od proudu ve vedení.

Když jsou spotřebiče zapojeny do hvězdy, proud v každé zátěži se rovná odpovídajícímu proudu ve vedení, ale napětí na každé zátěži (fázi) je jiné než ve vedení.

Viz také —Hodnoty napětí, proudu a výkonu pro zapojení do hvězdy a trojúhelníku

Při změně zátěže se proudy automaticky přerozdělí a jejich součet (získaný ve společném bodě zátěží) vždy zmizí. Současně dochází k odpovídajícímu přerozdělení napětí mezi nerovnoměrným zatížením.

Tato nevýhoda je eliminována, pokud je zde nulový vodič (připojený ke společnému bodu zátěží), neboť umožňuje zůstat nenulový součet tří fázových proudů, tzn. při nesymetrické zátěži pomáhá nulový vodič třífázového systému udržovat konstantní napětí zátěže.