Трёхфазным двигателям обычно не требуется нейтраль. Основная причина заключается в том, что способ соединения обмоток и симметричность трёхфазного переменного тока работают совместно, поэтому в нормальной работе через нейтраль фактически не протекает ток, и, следовательно, её не требуется выводить.
Чтобы понять это, необходимо проанализировать это с трех сторон: основные принципы трехфазного электричества, способ соединения обмоток двигателя и роль нейтральной точки.
1. Предварительное условие: симметричные характеристики трехфазного переменного тока
Промышленная трехфазная сеть переменного тока — это симметричная трехфазная сеть, которая отвечает трем основным условиям:
Частоты напряжения (или тока) трех фаз одинаковы;
Одинаковая амплитуда (величина напряжения/тока);
Разность фаз составляет 120° (т.е. фаза А опережает фазу В на 120°, фаза В опережает фазу С на 120°, а фаза С опережает фазу А на 120°).
Из этой симметрии следует важный вывод: при симметричных нагрузках векторная сумма трехфазных токов равна нулю.
Это можно выразить математически (на примере тока): i_A+i_B+i_C=0 (при сложении векторов три вектора одинаковой амплитуды с разницей в 120° полностью компенсируют друг друга)
2. Сердечник: два способа соединения обмоток для трехфазных двигателей.
Существует два стандартных способа соединения обмоток статора трехфазных двигателей: соединение звездой (в форме буквы Y) и соединение треугольником (в форме буквы △).
В обоих случаях нейтральная точка либо отсутствует, либо ток отсутствует, поэтому нет необходимости ее выводить.
1. Треугольное соединение (тип △): нейтральная точка отсутствует.
Треугольное соединение — это процесс последовательного соединения концов трех обмоток для образования замкнутой цепи «треугольник», при этом источники питания подключаются к трем точкам соединения (A, B, C).
Конструктивно три обмотки соединены последовательно, без общей точки соединения, а «нейтральная точка» отсутствует, поэтому нет необходимости их выводить.
Путь тока: трехфазные токи протекают через замкнутые треугольные обмотки, при этом каждая обмотка проходит через «√ одну треть линейного тока», полностью полагаясь на симметричные характеристики трех фаз для формирования цепи без участия нейтральной точки.
2. Соединение звездой (Y-образное): в нейтральной точке нет тока, поэтому нет необходимости выводить ее наружу.
Соединение звездой — это процесс соединения концов трех обмоток (обычно обозначенных X, Y, Z) вместе для формирования общей точки соединения — «нейтральной точки (N)»;
Подключите три клеммы (A, B, C) к трехфазному источнику питания.
Несмотря на то, что в Y-образном соединении имеется нейтральная точка, при симметричных нагрузках (нормально работающих двигателях) ток через нейтральную точку не протекает из-за нулевой суммы векторов трехфазного тока (i_A+i_B+i_C=0).
В этот момент нейтральная точка эквивалентна состоянию «холостого хода» и не имеет никакого практического эффекта после введения (например, не обеспечивает однофазное напряжение или протекание тока).
Поэтому в Y-образной обмотке трехфазного двигателя обычно не выводят нейтральную точку, а оставляют только три клеммы фазного провода (A, B, C).
3. Сравнение: Почему трехфазной системе распределения необходима нейтральная точка?
Многие могут задаться вопросом: «Почему двигателю не нужен распределительный трансформатор с Y-образным соединением на вторичной стороне и нейтральной точкой (образуя трехфазную четырехпроводную систему)?»
«Ключевое отличие заключается в «необычности» и «разнообразии» нагрузки:
Трехфазный двигатель представляет собой единую симметричную трехфазную нагрузку: при нормальной работе трехфазные токи всегда симметричны, а в нейтральной точке ток отсутствует, поэтому нет необходимости его отводить;
Низковольтные распределительные системы (например, бытовое/коммерческое электроснабжение) представляют собой множественные смешанные нагрузки: помимо трехфазных двигателей, существует также большое количество однофазных нагрузок (таких как лампы, розетки, использующие только одну фазу и нейтральный провод).
Потребляемая мощность этих однофазных нагрузок изменяется в любой момент времени, что может вызвать асимметрию трехфазного тока (i_A+i_B+i_C ≠ 0), и в это время нейтральная точка будет генерировать ток (i_N ≠ 0).
Основная функция введения нейтральной точки (нейтральной линии) — уравновешивание асимметричных нагрузок, обеспечение стабильного напряжения каждой фазы и обеспечение цепи для однофазных нагрузок.




