Il concetto di “zero burnout” è apparso nel lessico elettrico a seguito del frequente burnout del cosiddetto “zero conduttore”, che nelle reti industriali trifase corrente alternata viene utilizzato come conduttore di lavoro e la corrente scorre attraverso di esso.
Nel caso di un circuito monofase di appartamento, un "filo neutro" è un conduttore che ha potenziale zero rispetto a terra. Il secondo conduttore in questo caso si chiama "fase"; ha un potenziale maggiore rispetto a terra, pari a 220 volt, e non ci sono problemi a burnout zero.

Zero burnout è possibile solo in reti trifase corrente alternata e solo quando si manifesta uno squilibrio di carichi in ciascuna delle fasi della rete di alimentazione. Il concetto stesso di "filo neutro" è applicabile solo allo schema di connessione di sorgenti e carichi di corrente trifase secondo lo schema "a stella", quindi ha senso solo analizzare questo schema. È anche noto che le correnti alternate in ciascuna delle linee di fase (nel caso di carichi identici) sono sfasate di un terzo del periodo, per cui la somma vettoriale delle correnti inverse nel neutro ( zero) conduttore è zero.

Dal momento che attraverso il filo neutro in questo caso elettricità non perde, è praticamente possibile farne a meno. Piccole correnti compaiono nel conduttore neutro solo quando i carichi nelle diverse fasi iniziano a differire e cessano di compensarsi a vicenda. Ecco perché la maggior parte dei fili trifase a quattro fili ha un nucleo zero di metà della sezione trasversale, poiché non ha senso spendere rame piuttosto costoso su un conduttore attraverso il quale comunque non scorre corrente. Problemi in trifase rete elettrica iniziano ad apparire quando i dispositivi con diversi valori di resistenza vengono accesi come carichi monofase.

Eventuali tentativi di ottenere in qualche modo carichi monofase uniformemente distribuiti in potenza in questo caso non danno esito positivo. Ciò è dovuto al fatto che il consumatore collega i propri elettrodomestici in modo del tutto casuale, variando così costantemente il carico su ogni singola fase. In questo caso, la corrente che scorre attraverso il filo neutro non supera, di regola, il valore critico e il cablaggio progettato per determinate correnti può resistervi senza particolari conseguenze.

Ma si cominciò a osservare un quadro completamente diverso l'anno scorso, quando ampio utilizzo ha ricevuto alimentatori a commutazione, che sono installati oggi in quasi tutti i moderni elettrodomestici (computer, TV, lettori DVD, ecc.).

Le correnti di carico nei circuiti di nuove fonti di alimentazione fluiscono solo per un certo periodo di tempo e la natura del loro consumo differisce in modo significativo dalla modalità di consumo dei dispositivi convenzionali. Di conseguenza, in circuito trifase si creano correnti aggiuntive e, tenendo conto dell'incoerenza dei carichi, una corrente uguale o anche maggiore della massima corrente di fase può iniziare a fluire attraverso il filo neutro. Tutto ciò contribuisce all'insorgere di condizioni in cui può verificarsi un “burnout zero” pericoloso per la rete elettrica.

Ciò è dovuto al fatto che tutti i conduttori (incluso lo zero) operanti come parte di linee di fili trifase hanno la stessa sezione, scelta dal calcolo della massima corrente che scorre nel carico. In condizioni particolarmente sfavorevoli (descritte sopra), una corrente inizia a fluire attraverso il conduttore neutro, superando sensibilmente i valori ammessi. In questo caso, la probabilità del suo burnout aumenta notevolmente.

Una situazione come questa, che provoca un significativo "sbilanciamento di fase" e aumenta la probabilità di "zero burnout", deve essere presa in considerazione quando si prepara un progetto dettagliato per la rete elettrica domestica.

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La corrente del filo neutro, pari alla somma geometrica delle correnti delle tre fasi, con carico uniforme è uguale a zero. Pertanto, nel filo neutro La corrente non scorrerà e non ce n'è bisogno. Quindi, ad esempio, i motori CA trifase sono collegati alla rete da una stella senza filo neutro.

Poiché la corrente del filo neutro è uguale alla somma delle correnti lineari, quindi a parità di carico delle fasi, la somma delle correnti dei sistemi diretto e inverso sarà uguale a zero e solo le correnti dei sistemi zero sarà nel filo neutro.

Una variazione del test consiste nel determinare la corrente del filo neutro in un circuito a stella intera. In teoria, con un carico trifase simmetrico, la corrente nel filo neutro dovrebbe essere zero. In pratica, a causa dell'asimmetria delle correnti primarie, dell'asimmetria del carico secondario e della non identità delle caratteristiche del TA, la corrente nel neutro è solitamente diversa da zero.

Come si può vedere dal diagramma vettoriale, in modalità fase aperta, l'ID di corrente del filo neutro può essere piuttosto grande. Questo deve essere preso in considerazione nelle condizioni operative, poiché la messa a terra del punto zero di solito non è progettata per il flusso continuo di correnti elevate.

Se per cavi con conduttori in rame con una sezione trasversale di 35 miglia o più, la corrente del filo neutro è superiore al 50% della corrente di fase, la sezione trasversale del flessibile filo di rame(saltatori) viene fatto un passo in più.

Al problema 5 - 1.

Un'interruzione nel filo neutro non influisce sul funzionamento del circuito, poiché la corrente del filo neutro è zero.

Una corrente di fase viene fornita a uno degli avvolgimenti primari con il numero di giri w e la corrente del filo neutro viene applicata all'altro con il numero di giri / s w i. La presenza di un secondo avvolgimento primario con il numero di giri 11 / s w i è necessario compensare le correnti a sequenza zero.

Nei sistemi trifase simmetrici, la corrente del filo neutro è zero. In pratica, con simmetria non ideale, la corrente del filo neutro, sebbene diversa da zero, rimane significativamente inferiore alle correnti di fase. Pertanto, la possibilità di scegliere una sezione del filo neutro più piccola rispetto alla sezione dei fili di fase porta a un uso più efficiente dei materiali conduttivi nei sistemi trifase.

Nello schema protezione differenziale(Fig. 13.10, c) viene utilizzato un trasformatore di corrente a sequenza zero TAZ. La corrente nel relè KA è proporzionale alla differenza tra il flusso magnetico creato dalle correnti dei fili di fase e il flusso creato dalla corrente del filo neutro. Con esterno corto circuiti a massa, questa differenza è prossima allo zero e la corrente nel relè è insufficiente per attivare la protezione. In caso di guasto a terra nella zona di protezione, i flussi magnetici vengono sommati, la corrente nel relè supera la corrente di intervento e la protezione spegne il generatore.

Nel circuito di protezione differenziale mostrato in fig. 12.2, c, viene utilizzato un trasformatore di corrente a sequenza zero TAZ. La corrente nel relè KA è proporzionale alla differenza tra il flusso magnetico creato dalle correnti dei fili di fase e il flusso creato dalla corrente del filo neutro. Con cortocircuiti esterni verso massa, questa differenza è prossima allo zero e la corrente nel relè è insufficiente per attivare la protezione. In caso di guasto a terra nella zona di protezione, i flussi magnetici vengono sommati, la corrente nel relè supera la corrente di spunto e la protezione spegne il generatore.

Lascia che le fasi del generatore e le fasi del carico siano collegate da una stella con un filo neutro, e sistema trifase la tensione sugli avvolgimenti del generatore è simmetrica. Se la resistenza del filo neutro è zero, per qualsiasi carico irregolare delle fasi, tutte e tre tensioni di fase all'estremità del carico della linea sarà uguale e uguale alla tensione di faseu f all'estremità della linea del generatore. Le correnti nelle fasi di carico saranno determinate dalle sue impedenzeZ 1 , Z 2 , Z 3 .

Assumiamo ora che si sia verificata una sorta di violazione nel filo neutro. Con il termine "violazione" si intende o la comparsa di una notevole resistenza al filo neutro (dovuta, ad esempio, a cattivi contatti o la sua grande lunghezza con una piccola sezione trasversale), o la sua rottura (Z N=∞). Vediamo come questo cambierà la modalità alla fine del caricamento della linea. Se il carico è simmetrico, allora non c'è modo, poiché non ci sarebbe ancora corrente nel filo neutro. Pertanto, di interesse è l'opzione quando

Le designazioni di correnti, tensioni e impedenze nel circuito in questo caso sono mostrate in fig. 10, a (le tensioni di fase sono contrassegnate solo per la fase 1). Se un- un sistema simmetrico di tensioni sulle fasi del generatore, quindi le tensioni sulle fasi di carico saranno ora, in generale, diverse da esse, poiché nel filo neutro apparirà una corrente İ N, e quindi qualche caduta di tensione. Di conseguenza, il potenziale del puntonall'estremità del carico della linea sarà diverso dal potenziale del puntoN, che è preso come zero, dal valore di Un n . Esprimiamo Un attraverso date tensioni di fasee impedenze del circuito.

Secondo la prima regola di Kirchhoff,

Dalla seconda regola di Kirchhoff troviamo:

(2)

Quindi

Da qui il potenziale del nodon

(3)

Sulla fig. 10, b mostra il diagramma vettoriale delle tensioni nel circuito. Il sistema dei vettori di tensione di fase forma una stella simmetrica. vettori tensioni di linea chiudere le estremità della fase, formando un triangolo regolare. All'estremità del carico della linea, la stella delle tensioni di fase deve essere inscritta nel triangolo lineare. E poiché le tensioni di linea sono le stesse al generatore e ai capi di carico della linea (perdite di tensione in fili di fase trascuriamo per evidenziare solo l'effetto di violazione nel filo neutro), quindi le estremità dei vettori e coincidono a coppie (Fig. 10, b). E poiché per un carico asimmetrico le sue tre tensioni di fase sono diverse, la stella dei loro vettori sarà distorta, cioè puntonla loro origine comune sarà spostata dal centro di simmetriaN. Il valore di tale spostamento è determinato dal vettore Un n . Come si può vedere dalla figura. 10, b, costruito da un puntoni vettori soddisfano la seconda regola di Kirchhoff per ciascuno dei tre contorni del circuito; ad esempio, per il circuito di fase 1:. A seconda delle impedenze delle fasi del carico e della resistenza del filo neutro, il puntonpuò essere posizionato ovunque all'interno del triangolo della tensione di linea e anche al di fuori di esso. E solo con un filo neutro perfettamente conduttivo, il punton coincide con Nper qualsiasi impedenza diversa da zeroZ 1 , Z 2 , Z 3 .

Commento.Da quanto sopra si evince che mettere a terra la custodia del dispositivo non equivale a metterlo a terra: sebbene in prossimità di generatori (nelle sottostazioni) il filo del neutro è sempre collegato a terra, ovvero , ma a causa della finitezza della resistenza del filo neutro, se viene violata la simmetria del carico (e questo è sempre presente in una certa misura), il potenziale .

Quindi, in caso di violazioni nel filo neutro, la simmetria delle tensioni sul carico viene distorta: la fase del carico con minore resistenza è sottoridotta e la fase con alta resistenza è sotto tensione maggiore rispetto alla fase nominale Uf . Poiché tali violazioni del regime per i consumatori di elettricità sono inaccettabili, viene prestata particolare attenzione alla qualità del filo neutro. Al suo interno non sono installati interruttori automatici, fusibili e altri dispositivi che possono causarne la rottura. Per lo stesso motivo, i consumatori non utilizzano mai le connessioni di fase del carico a stella senza filo neutro(Fig. 8), se è noto che il carico di fase sarà sbilanciato. Qualsiasi violazione o interruzione filo di fase con uno zero buono interesserà solo le utenze di questa fase, nelle altre due fasi la tensione praticamente non cambierà.