Namjena neutralnog vodiča u trofaznim sustavima
Jedan od najvažnijih ekonomskih problema opskrbe električnom energijom je smanjenje težine žica električne mreže za zadanu prenesenu snagu i određeni postotak gubitaka u mreži. To se može postići ne samo povećanjem napona u mreži, već i kombiniranjem nekoliko neovisnih mreža, au nekim od žica moguće je stvoriti struje koje se međusobno kompenziraju. To omogućuje smanjenje broja žica ili njihovog presjeka.
Već u prvim godinama razvoja elektrotehnike, kada se prijenos energije vršio konstantnim naponom, ova ideja je korištena u tzv. trožilni sustav, predložio Dolivo-Dobrovolski.
Neka postoje dva ista (po naponu i snazi) izvora konstantnog napona U, od kojih svaki služi svojim korisnicima.
Mreža se sastoji od četiri žice.Ako spojite dvije žice u takozvanu izjednačujuću (neutralnu) žicu, tada će se u njoj zbrajati suprotno usmjerene struje, pa se presjek žice može značajno smanjiti.
Trožilni sustav
Uz simetrično opterećenje (I1 = I2), žica za izjednačavanje je nepotrebna, a uštede u žicama dosežu 50 °. Kada se opterećenja mijenjaju (bez žice za izjednačavanje), napon će se redistribuirati između njih, što je nepoželjno.
Izjednačujući vodič značajno smanjuje nesimetričnu raspodjelu napona. Ako je moguće zanemariti unutarnji otpor izvora i otpor voda, asimetrija je gotovo potpuno eliminirana. Slična ideja leži u osnovi izgradnje višefaznih sustava izmjenične struje.
Polifazni simetrični sustav je skup nekoliko izmjeničnih napona jednake amplitude i frekvencije, simetrično izvan faze u vremenu. Trofazni sustav dobio je praktičnu prevalentnost (vidi - Trofazni EMF sustav).
Trofazni (i bilo koji polifazni) sustav ima niz prednosti u usporedbi s jednofaznim sustavom: omogućuje vam dodavanje težine žicama električne mreže, osigurava ravnomjernije opterećenje motora, rotirajući električni tro- generator faznog napona, i konačno vam omogućuje stvaranje širokog rotirajućeg magnetskog polja koristi se u elektromotorima.
Ako se koristi jednofazni sustav (s istom snagom i istim naponom) umjesto trofaznog sustava, tada će biti potrebne samo dvije žice, ali će se njihov presjek morati oslanjati na trostruku struju.U usporedbi s jednofaznim sustavom, trofazni sustav štedi 30-40% težine žice.
Pogledajte i ovdje: Trofazna struja je bolja od jednofazne
Bez obzira na prekidački krug generatora (obično nepoznat korisniku), opterećenje trofaznog sustava također se može spojiti na dva načina - trokut ili zvijezda.
U prvom slučaju napon na svakom od korisnika jednak je naponu voda i ne mijenja se kada je narušena simetrija opterećenja.Struja u korisniku (fazi) razlikuje se od struje u vodu.
Kada su potrošači spojeni u zvijezdu, struja u svakom trošilu je jednaka odgovarajućoj linijskoj struji, ali je napon na svakom trošilu (fazi) različit od linije.
Vidi također -Vrijednosti napona, struje i snage za spojeve zvijezda i trokut
Kada se opterećenja mijenjaju, struje se automatski redistribuiraju i njihov zbroj (dobiven u zajedničkoj točki opterećenja) uvijek nestaje. Istodobno dolazi do odgovarajuće preraspodjele naprezanja između neravnomjernih opterećenja.
Ovaj nedostatak se uklanja ako postoji neutralni vodič (spojen na zajedničku točku opterećenja), budući da omogućuje da zbroj trofaznih struja ostane različit od nule, tj. kod neuravnoteženog opterećenja, neutralni vodič trofaznog sustava pomaže u održavanju konstantnog napona opterećenja.