Монофазен ↔ трифазен: токовете по фазите и по нулата
Превключи между монофазен (230 V) и трифазен в звезда (400/230 V) и проследи в реално време как се разпределят токовете по фазите и какво носи нулевият проводник — от балансирани товари до дисбаланс.
Какво носи нулата всъщност
Три ситуации, които всеки жилищен електротехник среща ежедневно.
Монофазен — нулата носи целия ток
При монофазен токов кръг токът тръгва по фазата и се връща изцяло по нулата. Нулевият проводник носи точно същия ток като фазата, затова не се подоразмерява.
I = P / (230 · cos φ) → I_nul = I_fază
Трифазен балансиран — нулата близо до нула
При три равни фази, дефазирани на 120°, обратните токове се анулират взаимно. Нулата остава близо до нула, а същата мощност се разпределя по три проводника — всяка фаза носи по-малко ток.
I_nul = I_R + I_S + I_T (sumă fazorială, 120°) → 0
Трифазен небалансиран — нулата носи неанулирания остатък
Когато товарите по фазите са неравни, анулирането вече не е пълно: в нулата остава векторната сума на трите тока, а не разликата между тях. Колкото по-голям е дисбалансът, толкова повече нараства токът на нулата — затова консуматорите се балансират по фазите.
I_nul = √(I_R² + I_S² + I_T² − I_R·I_S − I_S·I_T − I_T·I_R)
Регулирай и наблюдавай токовете
Промени режима и мощностите по фазите — схемата, осцилоскопът и фазорите се преизчисляват мигновено.
400 V между фазите · 230 V спрямо нулата
Осцилоскоп — мигновени токове
Фазорна диаграма
Чисто резистивни товари; cos φ се намесва само при еквивалентното съпротивление, не чрез реактивни елементи. Показаните фазови токове са ефективни стойности (RMS); осцилоскопът показва мигновените стойности, подавани директно от симулационния двигател.
Къде нулата носи ток — и къде не
Нулата на всеки токов кръг спрямо общата нула към присъединяването.
Всеки монофазен консуматор се връща по нулата на своя кръг — там тече ЦЕЛИЯТ ток на този кръг. Всички нули се събират на нулевата шина; оттам тръгва ЕДНА обща нула към присъединяването. Едва на нея трите тока (дефазирани на 120°) се наслагват и се анулират.
- ●По нулата на ВСЕКИ кръг (консуматор → шина) тече целият му ток — оразмерява се като фазата.
- ●По ОБЩАТА нула (шина → присъединяване) тече фазорната сума I_R + I_S + I_T ≈ 0 при равновесие.
- ●Анулирането се случва САМО на общия участък; при дисбаланс по него остава неанулираният остатък — фазорната сума на трите тока, а не разликата между тях. Затова балансираш консуматорите по фазите.
Какво запомняш
- ●Монофазен: нулата носи 100% от тока на товара — никога по-тънка от фазата.
- ●Трифазен балансиран: нулата ≈ 0 A, а токът по всяка фаза намалява — могат да се използват по-тънки проводници на фаза.
- ●Трифазен небалансиран: нулата става четвъртият критичен проводник — носи векторната сума на фазните токове, тоест неанулирания остатък.
- ●Сечението на нулата е равно на това на фазите в еднофазните кръгове и в многофазните с фази до 16 mm2 мед или 25 mm2 алуминий, независимо от баланса (чл. 5.2.4.6.1 букви a) и b)) — тоест практически в цялата инсталация на едно жилище. По-малко от фазата може да бъде само над тези сечения и само при условията на чл. 5.2.4.6.3; при хармоници от ред 3 над 33 % чл. 5.2.4.6.2 го изисква по-голямо.
Искаш ли да упражниш разпределянето на консуматорите по фазите, стъпка по стъпка?
Отвори калкулатора за трифазен баланс