มอเตอร์สามเฟสโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องมีจุดต่อสายกลาง เหตุผลหลักคือวิธีการต่อสายแบบขดลวดและลักษณะสมมาตรของไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสทำงานร่วมกัน ทำให้จุดต่อสายกลางไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจริงในระหว่างการทำงานปกติ จึงไม่จำเป็นต้องนำกระแสไฟฟ้าออก
เพื่อทำความเข้าใจเรื่องนี้ จำเป็นต้องวิเคราะห์จากสามแง่มุม ได้แก่ หลักการพื้นฐานของไฟฟ้าสามเฟส วิธีการเชื่อมต่อขดลวดมอเตอร์ และบทบาทของจุดที่เป็นกลาง
1、 ข้อกำหนดเบื้องต้น: ลักษณะสมมาตรของไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส
ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสสำหรับอุตสาหกรรมเป็นไฟฟ้าสามเฟสแบบสมมาตรที่ตรงตามเงื่อนไขสำคัญสามประการ:
ความถี่แรงดันไฟฟ้า (หรือกระแสไฟฟ้า) ของทั้งสามเฟสจะเท่ากัน
แอมพลิจูดเท่ากัน (ขนาดแรงดันไฟฟ้า/กระแสไฟฟ้า)
ความแตกต่างของเฟสคือ 120° (กล่าวคือ เฟส A นำเฟส B 120°, เฟส B นำเฟส C 120° และเฟส C นำเฟส A 120°)
ความสมมาตรนี้ทำให้เกิดข้อสรุปที่สำคัญ: ภายใต้โหลดสมมาตร ผลรวมเวกเตอร์ของกระแสสามเฟสจะเป็นศูนย์
สามารถแสดงทางคณิตศาสตร์ได้ (โดยใช้กระแสเป็นตัวอย่าง): i_A+i_B+i_C=0 (เมื่อเพิ่มเวกเตอร์ เวกเตอร์แอมพลิจูดที่เท่ากันสามตัวซึ่งมีความแตกต่างกัน 120° จะหักล้างกันอย่างสมบูรณ์)
2、แกนกลาง: วิธีการเชื่อมต่อแบบขดลวดสองเส้นสำหรับมอเตอร์สามเฟส
มีวิธีการเชื่อมต่อมาตรฐานสองวิธีสำหรับการพันขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์สามเฟส ได้แก่ การเชื่อมต่อแบบดาว (รูปตัว Y) และการเชื่อมต่อแบบเดลต้า (รูปตัว △)
ทั้งสองทาง จุดที่เป็นกลางนั้นไม่มีอยู่หรือไม่มีกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องนำมันออกมา
1. การเชื่อมต่อแบบสามเหลี่ยม (ชนิด △) : ไม่มีจุดที่เป็นกลางเลย
การเชื่อมต่อแบบสามเหลี่ยมคือกระบวนการเชื่อมต่อปลายของขดลวดทั้งสามเข้าด้วยกันตามลำดับเพื่อสร้างวงจร "สามเหลี่ยม" แบบปิด โดยมีแหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อสามจุด (A, B, C)
ในทางโครงสร้าง ขดลวดทั้งสามเชื่อมต่อกันแบบปลายต่อปลายโดยไม่มีจุดเชื่อมต่อร่วมกัน และไม่มี "จุดที่เป็นกลาง" ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องนำขดลวดเหล่านี้ออกไป
เส้นทางกระแส: กระแสสามเฟสไหลผ่านขดลวดสามเหลี่ยมปิด โดยแต่ละขดลวดจะผ่าน “√ หนึ่งในสามของกระแสไฟฟ้าในสาย” โดยอาศัยลักษณะสมมาตรของเฟสทั้งสามอย่างสมบูรณ์เพื่อสร้างวงจรโดยไม่ต้องมีส่วนเกี่ยวข้องกับจุดที่เป็นกลาง
2. การเชื่อมต่อแบบดาว (รูปตัว Y): จุดที่เป็นกลางไม่มีกระแสไฟฟ้า จึงไม่จำเป็นต้องนำออกไป
การเชื่อมต่อแบบดาวคือกระบวนการเชื่อมต่อปลายของขดลวดสามเส้น (โดยปกติจะระบุว่า X, Y, Z) เข้าด้วยกันเพื่อสร้างจุดเชื่อมต่อทั่วไป ซึ่งก็คือ “จุดที่เป็นกลาง (N)”
เชื่อมต่อขั้วทั้งสาม (A, B, C) เข้ากับแหล่งจ่ายไฟสามเฟส
แม้ว่าจะมีจุดที่เป็นกลางในการเชื่อมต่อรูปตัว Y แต่ภายใต้โหลดสมมาตร (มอเตอร์ที่ทำงานตามปกติ) จะไม่มีกระแสไหลผ่านจุดที่เป็นกลางเนื่องจากเวกเตอร์กระแสสามเฟสมีผลรวมเป็นศูนย์ (i_A+i_B+i_C=0)
ณ จุดนี้ จุดที่เป็นกลางจะเทียบเท่ากับสถานะ "ว่าง" และไม่มีผลในทางปฏิบัติหลังจากถูกนำมาใช้ (เช่น ไม่จ่ายแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียวหรือกระแสไฟฟ้าไหล)
ดังนั้นขดลวดรูปตัว Y ของมอเตอร์สามเฟสโดยปกติจะไม่นำออกจากจุดที่เป็นกลาง แต่จะยังคงไว้เพียงขั้วสายสามเฟส (A, B, C) เท่านั้น
3、 การเปรียบเทียบ: เหตุใดระบบจำหน่ายสามเฟสจึงต้องมีจุดที่เป็นกลาง?
หลายๆ คนอาจสงสัยว่า “ทำไมมอเตอร์จึงไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการเชื่อมต่อรูปตัว Y บนด้านรองและจุดที่เป็นกลาง (สร้างระบบสามเฟสสี่สาย)”
ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่ “ความเป็นเอกลักษณ์” และ “ความหลากหลาย” ของโหลด:
มอเตอร์สามเฟสเป็นโหลดสามเฟสแบบสมมาตรตัวเดียว ในระหว่างการทำงานปกติ กระแสไฟฟ้าสามเฟสจะสมมาตรเสมอ และไม่มีกระแสไฟฟ้าที่จุดที่เป็นกลาง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องดึงกระแสไฟฟ้าออก
ระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำ (เช่น ไฟฟ้าที่อยู่อาศัย/เชิงพาณิชย์) เป็นโหลดผสมหลายตัว นอกจากมอเตอร์สามเฟสแล้ว ยังมีโหลดเฟสเดียวจำนวนมาก (เช่น หลอดไฟ ขั้วไฟที่ใช้เพียงเฟสเดียวและสายกลาง)
การใช้พลังงานของโหลดเฟสเดียวเหล่านี้เปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ซึ่งอาจทำให้เกิดความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าสามเฟส (i_A+i_B+i_C ≠ 0) และในเวลานี้ จุดที่เป็นกลางจะสร้างกระแสไฟฟ้า (i_N ≠ 0)
หน้าที่หลักของการแนะนำจุดที่เป็นกลาง (สายกลาง) คือ การปรับสมดุลโหลดที่ไม่สมมาตร การรับรองแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรของแต่ละเฟส และจัดเตรียมวงจรสำหรับโหลดเฟสเดียว




