מנועים תלת פאזיים בדרך כלל אינם דורשים נקודת ניטרל. הסיבה העיקרית לכך היא ששיטת החיבור של הסליל והמאפיינים הסימטריים של זרם חילופין תלת פאזי פועלים יחד, כך שאין זרם ממשי שעובר דרכה בנקודת הניטרל במהלך פעולה רגילה, ולכן אין צורך להוביל אותה החוצה.
כדי להבין זאת, יש צורך לנתח זאת משלושה היבטים: העקרונות הבסיסיים של חשמל תלת פאזי, שיטת החיבור של סלילי המנוע ותפקיד נקודת הניטרל.
1. תנאי מוקדם: מאפיינים סימטריים של זרם חילופין תלת פאזי
זרם חילופין תלת פאזי תעשייתי הוא זרם תלת פאזי סימטרי העומד בשלושה תנאים מרכזיים:
תדרי המתח (או הזרם) של שלושת הפאזות זהים;
משרעת שווה (גודל מתח/זרם);
הפרש הפאזה הוא 120 מעלות (כלומר, פאזה א' מובילה את פאזה ב' ב-120 מעלות, פאזה ב' מובילה את פאזה ג' ב-120 מעלות, ופאזה ג' מובילה את פאזה א' ב-120 מעלות).
סימטריה זו מביאה למסקנה חשובה: תחת עומסים סימטריים, סכום הווקטור של זרמים תלת-פאזיים הוא אפס.
ניתן לבטא זאת מתמטית (בדוגמה של זרם): i_A+i_B+i_C=0 (כאשר מוסיפים וקטורים, שלושה וקטורים בעלי אמפליטודה שווה עם הפרש של 120 מעלות יבטלו זה את זה לחלוטין)
2. ליבה: שתי שיטות חיבור סלילים למנועים תלת פאזיים
ישנן שתי שיטות חיבור סטנדרטיות עבור סלילי סטטור של מנועים תלת פאזיים: חיבור כוכב (בצורת Y) וחיבור דלתא (בצורת △-).
בשני המקרים, הנקודה הנייטרלית או שלא קיימת או שאין זרם, ולכן אין צורך להוביל אותה החוצה.
1. חיבור משולש (סוג △): אין נקודה ניטרלית כלל
חיבור משולש הוא תהליך של חיבור רציף של קצוות שלושה פיתולים ליצירת מעגל "משולש" סגור, כאשר מקורות כוח מחוברים לשלוש נקודות חיבור (A, B, C).
מבחינה מבנית, שלושת הפיתולים מחוברים קצה לקצה ללא נקודת חיבור משותפת, ואין "נקודה ניטרלית", כך שאין צורך להוביל אותם החוצה.
מסלול זרם: זרמי שלושה פאזות זורמים דרך פיתולים משולשים סגורים, כאשר כל פיתול עובר דרך "√ שליש מזרם הקו", תוך הסתמכות מלאה על המאפיינים הסימטריים של שלושת הפאזות ליצירת מעגל ללא מעורבות של נקודת האפס.
2. חיבור כוכבי (בצורת Y): לנקודת הניטרלית אין זרם, ולכן אין צורך להוביל אותה החוצה.
חיבור כוכבי הוא תהליך של חיבור קצוות של שלושה פיתולים (בדרך כלל מסומנים X, Y, Z) יחד ליצירת נקודת חיבור משותפת - "נקודת הניטרל (N)";
חברו את שלושת הדקים (A, B, C) לספק כוח תלת פאזי.
למרות שיש נקודה ניטרלית בחיבור בצורת Y, תחת עומסים סימטריים (מנועים הפועלים בדרך כלל), לא זורם זרם דרך נקודת הניטרלית עקב סכום האפס של וקטורי זרם תלת-פאזיים (i_A+i_B+i_C=0).
בנקודה זו, נקודת הניטרל שקולה למצב "סרק" ואין לה השפעה מעשית לאחר הכנסתה (כגון אי אספקת מתח חד פאזי או זרם זורם).
לכן, הסליל בצורת Y של מנוע תלת פאזי בדרך כלל אינו מוביל את נקודת הניטרל, אלא שומר רק על הדקי חוטים תלת פאזיים (A, B, C).
3. השוואה: מדוע מערכת חלוקה תלת פאזית דורשת נקודת ניטרלית?
אנשים רבים עשויים לתהות: "מדוע מנוע לא צריך שנאי חלוקה עם חיבור בצורת Y בצד המשני ונקודה ניטרלית (היוצרת מערכת תלת פאזית בעלת ארבעה חוטים)?"
ההבדל המרכזי טמון ב"סינגולריות" וב"גיוון" של העומס:
מנוע תלת פאזי הוא עומס תלת פאזי סימטרי יחיד: במהלך פעולה רגילה, זרמי התלת פאזיים תמיד סימטריים, ואין זרם בנקודת הניטרל, ולכן אין צורך למשוך אותו החוצה;
מערכות חלוקה במתח נמוך (כגון חשמל למגורים/מסחר) הן עומסים מעורבים מרובים: בנוסף למנועים תלת פאזיים, קיים גם מספר רב של עומסים חד פאזיים (כגון מנורות, שקעים, המשתמשים רק בחוט פאזי אחד וחוט ניטרלי).
צריכת החשמל של עומסים חד-פאזיים אלה משתנה בכל עת, מה שעלול לגרום לאסימטריה של זרם תלת-פאזי (i_A+i_B+i_C ≠ 0), ובזמן זה, נקודת הניטרל תייצר זרם (i_N ≠ 0).
הפונקציה העיקרית של הכנסת נקודת הניטרל (קו ניטרלי) היא לאזן עומסים אסימטריים, להבטיח מתח יציב של כל פאזה ולספק מעגל לעומסים חד פאזיים.




