Трёхфазная система
англ. Three-phase system
Три синусоиды ЭДС одной частоты и амплитуды, сдвинутые на $120^\circ$: сумма равна нулю, передаваемая мощность постоянна, двигатели просты.
Трёхфазная система — совокупность трёх синусоидальных ЭДС одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутых по фазе на : , , . Ключевое свойство симметричной системы — сумма фаз равна нулю в каждый момент: . Поэтому при симметричной нагрузке ток в нейтральном проводе отсутствует.
Фазы соединяют звездой (общая нейтраль) или треугольником. При звезде есть два уровня напряжения: фазное (фаза–нейтраль, 220 В) и линейное (между линиями, 380 В), причём — множитель возникает как модуль разности двух векторов длины под углом . Достоинства: экономия проводов, постоянство передаваемой мощности, простые асинхронные двигатели. База синусоидальных цепей — в уроке о переменном токе.
Частые вопросы
Что случится при обрыве нейтрального провода?
В симметричной нагрузке — почти ничего: нейтральный ток и так равен нулю. При несимметричной нагрузке фазные напряжения перестанут быть равными: потребитель с меньшим сопротивлением окажется под заниженным напряжением, с большим — под завышенным, вплоть до выхода приборов из строя. Поэтому нейтраль надёжно заземляют, а в её цепь не ставят предохранителей и выключателей.
Почему в энергетике выбраны именно три фазы?
Три — минимальное число фаз, при котором создаётся вращающееся магнитное поле для асинхронных двигателей и сумма мгновенных мощностей постоянна во времени, без пульсаций. Две фазы не дают такого выигрыша, а четыре и больше требуют лишних проводов без преимуществ. Три фазы — оптимум: минимум меди на линию и максимально простые двигатели.