Finalidade do condutor neutro em sistemas trifásicos
Um dos problemas econômicos mais importantes do fornecimento de energia é reduzir o peso dos fios da rede elétrica para uma determinada potência transmitida e um determinado percentual de perdas na rede. Isso pode ser alcançado não apenas aumentando a tensão na rede, mas também combinando várias redes independentes, sendo que em alguns dos fios é possível criar correntes que se compensam. Isso torna possível reduzir o número de fios ou sua seção transversal.
Já nos primeiros anos de desenvolvimento da engenharia elétrica, quando a transmissão de energia era realizada em tensão constante, essa ideia era utilizada nos chamados. sistema de três fios, proposto por Dolivo-Dobrovolski.
Sejam duas fontes idênticas (em termos de tensão e potência) de tensão constante U, cada uma servindo seus usuários.
A rede consiste em quatro fios.Se você combinar dois fios no chamado fio de equalização (neutro), as correntes opostas serão somadas nele, de modo que a seção transversal do fio pode ser significativamente reduzida.
Sistema de três fios
Com carga simétrica (I1 = I2), o fio equalizador é desnecessário, e a economia de fios chega a 50°. Quando as cargas mudarem (sem fio de equalização), a tensão será redistribuída entre elas, o que é indesejável.
O condutor de equalização reduz significativamente a distribuição de tensão assimétrica. Se for possível ignorar a resistência interna das fontes e a resistência da linha, a assimetria é quase totalmente eliminada. Uma ideia semelhante está subjacente à construção de sistemas multifásicos de corrente alternada.
Um sistema simétrico polifásico é um conjunto de várias tensões alternadas de igual amplitude e frequência, simetricamente fora de fase com o tempo. Um sistema trifásico ganhou prevalência prática (ver - Sistema EMF trifásico).
Um sistema trifásico (e qualquer polifásico) tem várias vantagens em relação a um sistema monofásico: permite adicionar peso aos fios da rede elétrica, fornece uma carga mais uniforme no motor, girando trifásicos elétricos gerador de tensão de fase e, finalmente, permite criar um amplo campo magnético rotativo usado em motores elétricos.
Se um sistema monofásico (com a mesma potência e a mesma tensão) for usado em vez de um sistema trifásico, serão necessários apenas dois fios, mas sua seção transversal terá que contar com três vezes a corrente.Comparado a um sistema monofásico, um sistema trifásico economiza 30-40% no peso do fio.
Veja também aqui: Corrente trifásica é melhor que monofásica
Independentemente do circuito de comutação do gerador (geralmente desconhecido do usuário), a carga de um sistema trifásico também pode ser conectada de duas maneiras - triângulo ou estrela.
No primeiro caso, a tensão em cada um dos usuários é igual à tensão da linha e não muda quando a simetria das cargas é quebrada, a corrente no usuário (fase) difere da corrente na linha.
Quando os consumidores são conectados em estrela, a corrente em cada carga é igual à corrente de linha correspondente, mas a tensão em cada carga (fase) é diferente da linha.
Veja também -Valores de tensão, corrente e potência para conexões estrela e triângulo
Quando as cargas mudam, as correntes são redistribuídas automaticamente e sua soma (obtida no ponto comum das cargas) sempre desaparece. Ao mesmo tempo, há uma correspondente redistribuição de tensões entre as cargas desiguais.
Essa desvantagem é eliminada se houver um condutor neutro (conectado ao ponto comum das cargas), pois permite que a soma das correntes trifásicas permaneça diferente de zero, ou seja, em uma carga desequilibrada, o condutor neutro do sistema trifásico ajuda a manter uma tensão de carga constante.