Neutru (conductor)

Conductor neutru conform legislației europene

Neutrul este acel conductor electric într-un sistem trifazat cu potențial zero, care este conectat electric la punctul neutru ^[1] și poate contribui la distribuția curentului electric. Identificat conform standardului internațional IEC 60445 cu culoarea albastru deschis (alb sau gri în SUA , negru în Australia, Africa de Sud, India, Pakistan și Anglia, dar numai înainte de 31 martie 2004).

Descriere

În sistemele trifazate cu configurație stelară, conductorul neutru este conectat la punctul neutru unde converge un terminal al fiecărei impedanțe, care impune o tensiune de fază identică celor trei elemente.

Conexiune în stea cu sarcină simetrică și echilibrată

În sistemele simetrice și echilibrate, neutrul este la potențial zero (V = 0); în conformitate cu prima lege a lui Kirchhoff, suma algebrică a celor curenților de intrare și de ieșire într - un nod este egal cu zero. Acest sistem constă în conectarea fiecărui element (rezistențe, sarcini inductive sau sarcini capacitive, dar de același tip și de aceeași valoare) la tensiunea de fază.

Astfel obținem:

$I_{0}=I_{1}+I_{2}+I_{3}$ ${\ displaystyle I_ {0} = I_ {1} + I_ {2} + I_ {3}}$ $I_ {0} = I_ {1} + I_ {2} + I_ {3}$

unde I ₀ este curentul neutru și I _1,2,3 sunt curentul de fază.

Prima lege a lui Kirchhoff este scrisă: $\sum _{k}I_{k}=0$ ${\ displaystyle \ sum _ {k} I_ {k} = 0}$ $\ sum _ {k} I_ {k} = 0$

unde I indică curenții de intrare ( cu coeficient cu semn + ) și curenții de ieșire ( cu coeficienți cu - semn ).

Conexiune în stea cu sarcină asimetrică sau dezechilibrată

În practică, aproape niciun sistem electric nu este perfect simetric și echilibrat și de aceea neutrul trebuie considerat din toate punctele de vedere un conductor activ ca fazele. Când sarcina nu este identică pe faze, curenții sunt diferiți.

$I_{1}\neq \ I_{2}\neq \ I_{3}$ ${\ displaystyle I_ {1} \ neq \ I_ {2} \ neq \ I_ {3}}$ ${\ displaystyle I_ {1} \ neq \ I_ {2} \ neq \ I_ {3}}$

Conductorul neutru este traversat de un curent astfel încât suma vectorială a tuturor curenților este egală cu 0.

${\vec {I_{1}}}+{\vec {I_{2}}}+{\vec {I_{3}}}+{\vec {I_{N}}}=0$ ${\ displaystyle {\ vec {I_ {1}}} + {\ vec {I_ {2}}} + {\ vec {I_ {3}}} + {\ vec {I_ {N}}} = 0}$ ${\ displaystyle {\ vec {I_ {1}}} + {\ vec {I_ {2}}} + {\ vec {I_ {3}}} + {\ vec {I_ {N}}} = 0}$

Pentru a determina intensitatea curentului neutru, curenții trifazici sunt însumați vectorial. Rezultatul va fi intensitatea curentului pe neutru. Sau dacă toate elementele sunt rezistențe sau impedanțe cu același cos φ, cei trei curenți din conductorii polari sunt defazați cu 120 °. Intensitatea curentului poate fi găsită cu ușurință și prin formula:

$I_{N}={\sqrt {I_{1}^{2}+I_{2}^{2}+I_{3}^{2}-(I_{1}\cdot I_{2}+I_{1}\cdot I_{3}+I_{2}\cdot I_{3})}}$ ${\ displaystyle I_ {N} = {\ sqrt {I_ {1} ^ {2} + I_ {2} ^ {2} + I_ {3} ^ {2} - (I_ {1} \ cdot I_ {2} + I_ {1} \ cdot I_ {3} + I_ {2} \ cdot I_ {3})}}}$ ${\ displaystyle I_ {N} = {\ sqrt {I_ {1} ^ {2} + I_ {2} ^ {2} + I_ {3} ^ {2} - (I_ {1} \ cdot I_ {2} + I_ {1} \ cdot I_ {3} + I_ {2} \ cdot I_ {3})}}}$

Neutrul din sistemele electrice

Neutrul din sistemele electrice ^{[ Ar trebui să fie „Starea neutrului și starea maselor”? ]}

Același subiect în detaliu: Sisteme la sol (inginerie electrică) .

Următoarele sisteme se disting în legătură cu conexiunea neutră și conexiunea la pământ:

TT
TN-C
TN-S
TN-CS
ACEASTA

Prima literă se referă condițiile de împământare ale sistemului ^{[ Ar putea fi „neutru”? ]}

T = Conectat direct la pământ (sau cu impedanță neglijabilă)
Eu = Toate părțile active separate de sol sau de un punct conectat prin impedanță ( bobina Petersen ) ^{[ Ar putea fi „Neutru izolat de sol sau împământat printr-o impedanță ]}

A doua literă se referă la relațiile dintre corpurile ^{[ Probabil că sunt mase ]} ^[2] ale sistemului electric cu pământul:

T = Corpul este conectat direct la pământ (cu sistem de împământare separat)
N = Corpul este conectat direct la punctul sistemului, în general punctul stelar al transformatorului unde neutrul este conectat direct la pământ

Celelalte litere se referă la dispunerea conductorului neutru și a conductorului de protecție:

S = Un conductor separat de cel neutru este prevăzut pentru funcția de protecție
C = Funcțiile conductorului neutru și de protecție combinate în același conductor

În rezumat, există trei configurații referitoare la neutru:

neutru la pământ prin impedanță
efectiv neutru la sol
neutru izolat

Caracteristicile neutrului în diferitele rețele

La înaltă tensiune (220 kV ÷ 380 kV) neutrul nu este distribuit și este efectiv conectat la pământ în toate condițiile de rețea.

În transmisiile la 120 kV ÷ 150 kV neutrul nu este distribuit și este conectat la pământ, dar nu în toate condițiile rețelei.

Liniile de medie tensiune (10 kV ÷ 35 kV) au diferite moduri de funcționare, de la împământare la compensate, deoarece neutrul izolat poate duce la curenți de defect prea mari.

În joasă tensiune (230 V ÷ 400 V) este acum aproape întotdeauna distribuită, cu excepția surselor de alimentare înlănțuite.

Datorită defecțiunilor recurente la liniile de medie tensiune și a curenților mari de defect implicați, schimbarea stării neutrului de la izolat la neutru compensat este în curs de desfășurare de către distribuitori. Procesul de schimbare și caracteristicile tehnice sunt specificate de o regulă tehnică proprietară cunoscută sub numele de DK5600 (datată martie 2004).

Reducerea conductorului neutru

În toate sistemele trifazate nodul este reprezentat de centrul stelar al transformatorului . Într-un sistem trifazat echilibrat, prin urmare, curentul de circulație este zero (în realitate nu va fi niciodată zero, dar valorile vor fi în orice caz reduse comparativ cu curentul care circulă în conductoarele de fază); din acest motiv, standardul CEI 64-8 permite dimensionarea secțiunii neutre (de la secțiunea de 16 mm ² în sus) jumătate a secțiunii de fază. În plus, trebuie respectate următoarele condiții:

curentul maxim previzibil, inclusiv armonicele superioare în conductorul neutru, nu trebuie să depășească, în funcționare regulată, capacitatea de încărcare a curentului secțiunii reduse a conductorului neutru (presupunând că sarcina pe faze este echilibrată)
conductorul neutru este protejat de scurtcircuit de organul de protecție al conductorilor polari conform schemei TN sau TT.

Curent neutru cu consumatorii electronici

Din anii 1990, s-au răspândit balasturile electronice, care deseori produc perturbații sub forma multiplelor armonici ale frecvenței rețelei. Coeficienții depind de tehnologiile de construcție ale sursei unice de alimentare, dar, pentru o rețea de 50 Hz, armonicele la 150 Hz, 250 Hz, 450 Hz, 750 Hz etc. sunt foarte frecvente. Această situație poate duce la o supraîncărcare a conductorului neutru și, de asemenea, la o încălzire inadmisibilă. În consecință, conductorul neutru nu poate fi redus în acest caz (risc de incendiu). Din acest motiv, sursele de alimentare din aval de UPS cu sarcini electronice și IT trebuie dimensionate cu conștientizarea prezenței conținutului armonic în rețea.

În calcul: $I^{2}t\leq K^{2}S^{2}$ ${\ displaystyle I ^ {2} t \ leq K ^ {2} S ^ {2}}$ ${\ displaystyle I ^ {2} t \ leq K ^ {2} S ^ {2}}$ (vezi nota ^[3] ) I trebuie să conțină și ∑ de I în raport cu armonicele. În aceste cazuri, de fapt, neutrul trebuie să aibă cel puțin aceeași secțiune de fază.

Notă

^ Punct comun al unui sistem polifazic conectat la stea
^ părți conductoare ale unei componente electrice care pot fi atinse și de obicei nu sunt sub tensiune, dar care pot deveni sub tensiune dacă izolația de bază eșuează
^ I²t este integralul Joule al curentului de scurtcircuit; K este o constantă care depinde de materialul conductorului și de izolația cablului; S este secțiunea conductorului

Bibliografie

Standarde internaționale IEC 60445, 2010 ^[1]

Electrotehnică și electronică, fișa cursului de tehnică profesională 1 ^[2]

Elemente conexe

linkuri externe

Pe bobina Petersen , pe electroportal.net .

Portal electrotehnic

Portalul de fizică

Portal de inginerie

^ International Electrotechnical Commission, International Standards IEC 60445 ( PDF ), 2010, ISBN 978-2-88912-166-3 .
^ Marco Cappelli și Bruno Stortoni, Inginerie electrică și electronică , vol. 1, Arnodo Mondadori, 2004, ISBN 978-88-247-2227-8 .

[1] Punct comun al unui sistem polifazic conectat la stea

[2] ărți conductoare ale unei componente electrice care pot fi atinse și de obicei nu sunt sub tensiune, dar care pot deveni sub tensiune dacă izolația de bază eșuează

[3] I²t este integralul Joule al curentului de scurtcircuit; K este o constantă care depinde de materialul conductorului și de izolația cablului; S este secțiunea conductorului

[4] International Electrotechnical Commission, International Standards IEC 60445 ( PDF ), 2010, ISBN 978-2-88912-166-3 .

[5] Marco Cappelli și Bruno Stortoni, Inginerie electrică și electronică , vol. 1, Arnodo Mondadori, 2004, ISBN 978-88-247-2227-8 .

[1]

[2]

[3]

[1]

[2]