Zweck des Neutralleiters in Drehstromsystemen

Eines der wichtigsten wirtschaftlichen Probleme der Stromversorgung besteht darin, das Gewicht der Leitungen des Stromnetzes bei gegebener übertragener Leistung und einem bestimmten Prozentsatz der Verluste im Netz zu reduzieren. Dies kann nicht nur durch eine Erhöhung der Spannung im Netzwerk erreicht werden, sondern auch durch die Kombination mehrerer unabhängiger Netzwerke, und in einigen Drähten ist es möglich, Ströme zu erzeugen, die sich gegenseitig kompensieren. Dadurch ist es möglich, entweder die Anzahl der Drähte oder deren Querschnitt zu reduzieren.

Bereits in den ersten Jahren der Entwicklung der Elektrotechnik, als die Übertragung von Energie bei konstanter Spannung erfolgte, wurde diese Idee in der sogenannten. Dreileitersystem, vorgeschlagen von Dolivo-Dobrovolski.

Es seien zwei (in Bezug auf Spannung und Leistung) identische Quellen mit konstanter Spannung U vorhanden, von denen jede ihre Verbraucher versorgt.

Das Netzwerk besteht aus vier Drähten.Wenn Sie zwei Drähte im sogenannten Ausgleichsdraht (Neutralleiter) zusammenfassen, werden die entgegengesetzt gerichteten Ströme darin summiert, sodass der Querschnitt des Drahtes erheblich reduziert werden kann.

Dreileitersystem

Bei symmetrischer Belastung (I1 = I2) ist die Ausgleichsleitung überflüssig und die Kabeleinsparung beträgt bis zu 50°. Wenn sich die Lasten ändern (ohne Ausgleichsdraht), wird die Spannung zwischen ihnen neu verteilt, was unerwünscht ist.

Durch den Ausgleichsleiter wird die asymmetrische Spannungsverteilung deutlich reduziert. Gelingt es, den Innenwiderstand der Quellen und den Widerstand der Leitung zu vernachlässigen, wird die Asymmetrie nahezu vollständig beseitigt. Eine ähnliche Idee liegt dem Aufbau mehrphasiger Wechselstromsysteme zugrunde.

Ein mehrphasiges symmetrisches System ist ein Satz mehrerer Wechselspannungen gleicher Amplitude und Frequenz, die zeitlich symmetrisch phasenverschoben sind. In der Praxis hat sich ein Dreiphasensystem durchgesetzt (siehe – Dreiphasiges EMF-System).

Ein dreiphasiges (und jedes mehrphasige) System hat im Vergleich zu einem einphasigen System eine Reihe von Vorteilen: Es ermöglicht Ihnen, die Drähte des Stromnetzes zu belasten, sorgt für eine gleichmäßigere Belastung des Motors und rotierende elektrische Dreiphasensysteme. Phasenspannungsgenerator und ermöglicht es Ihnen schließlich, ein breites rotierendes Magnetfeld zu erzeugen in Elektromotoren eingesetzt.

Wenn anstelle eines Dreiphasensystems ein Einphasensystem (mit gleicher Leistung und gleicher Spannung) verwendet wird, sind nur zwei Drähte erforderlich, deren Querschnitt jedoch auf den dreifachen Strom angewiesen sein muss.Im Vergleich zu einem Einphasensystem spart ein Dreiphasensystem 30–40 % Drahtgewicht ein.

Siehe auch hier: Dreiphasenstrom ist besser als Einphasenstrom

Unabhängig vom Schaltkreis des Generators (dem Anwender meist unbekannt) kann die Last eines Drehstromsystems auch auf zwei Arten angeschlossen werden – Dreieck oder Stern.

Im ersten Fall ist die Spannung an jedem Verbraucher gleich der Netzspannung und ändert sich nicht, wenn die Symmetrie der Verbraucher unterbrochen wird. Der Strom im Verbraucher (Phase) unterscheidet sich vom Strom in der Leitung.

Wenn Verbraucher in Sternschaltung angeschlossen sind, ist der Strom in jeder Last gleich dem entsprechenden Leitungsstrom, aber die Spannung an jeder Last (Phase) unterscheidet sich von der Spannung in der Leitung.

Siehe auch -Spannungs-, Strom- und Leistungswerte für Stern- und Dreieckschaltungen

Wenn sich die Lasten ändern, werden die Ströme automatisch neu verteilt und ihre Summe (die am gemeinsamen Punkt der Lasten erhalten wird) verschwindet immer. Gleichzeitig kommt es zu einer entsprechenden Spannungsumverteilung zwischen den ungleichmäßigen Belastungen.

Dieser Nachteil entfällt, wenn ein Neutralleiter (an den gemeinsamen Punkt der Lasten angeschlossen) vorhanden ist, da dadurch die Summe der drei Phasenströme ungleich Null bleibt, d. h. Bei unsymmetrischer Belastung trägt der Neutralleiter des Drehstromsystems zur Aufrechterhaltung einer konstanten Lastspannung bei.