Четырехпроводная трехфазная система звезда - звезда

Допустим, что сопротивлениями линейных проводов и нейтрального провода можно пренебречь. В такой системе (рис. 1) нейтральная точка потребителя n соединена с нейтральной точкой N  генератора.

Рис. 1.

Тогда потенциал нейтральной точки потребителя, как и генератора, равняется нулю. Фазные и линейные напряжения потребителя равняются соответствующим фазным напряжениям генератора. К потребителю подведены два напряжения - линейное и фазное. Положительным направлением токов в линейных проводах принято считать ток, который направлен от источника (генератора) к потребителю, а в нейтральном проводе - от потребителя к генератору. Режим каждой фазы системы не зависит от двух других фаз. Ток определяется параметрами фазы потребителя по закону Ома:

Ток в нейтральном проводе по первому закону Кирхгофа равняется сумме токов трех фаз:

Если нагрузка симметричная, то расчет токов в системе сводится к расчету тока одной фазы; токи в фазах имеют одинаковые действующие значения: они сдвинуты по фазе относительно соответствующих фазных напряжений на один и тот же угол  и составляют симметричную трехфазную систему векторов (рис. 2). 

Рис. 2.

Их сумма равняется нулю. При симметричной нагрузке ток в нейтральном проводе отсутствует и провод не нужен. Диаграммы напряжений потребителей совпадают с диаграммами напряжений генератора (рис. 2). Векторные диаграммы токов, при совмещении их с топографическими диаграммами напряжений, строят с учетом углов сдвига фаз относительно соответствующих фазных напряжений.

При несимметричной нагрузке ток в нейтральном проводе равняется геометрической сумме фазных токов и будет тем больше, чем больше несимметрия сопротивлений фаз потребителя.

На рис. 3 показан трансформатор, выходные обмотки которого включены по схеме "звезда с нейтральным проводом". 

Рис. 3.

Потребители электроэнергии (лампы накаливания) являются для источника несимметричной активной (R = 127 Ом, угол  = 0) нагрузкой: в фазе А одна лампа, в В - две, в С - четыре. Ток фаз:

Ток нейтрали (рис. 4, а, б):

Рис. 4.

Если в фазе А выключить лампу , а в фазах В и С нагрузку уравнять, включив в каждую по четыре лампы (Рис. 5), то ток  будет равняться нулю, ток  останется без изменений, ток  увеличится в два раза. Ток нейтрали увеличится:

Рис. 5.