Namen nevtralnega vodnika v trifaznih sistemih
Eden najpomembnejših ekonomskih problemov oskrbe z električno energijo je zmanjšati težo vodnikov električnega omrežja za dano preneseno moč in določen odstotek izgub v omrežju. To je mogoče doseči ne le s povečanjem napetosti v omrežju, temveč tudi z združevanjem več neodvisnih omrežij, v nekaterih žicah pa je mogoče ustvariti tokove, ki se med seboj kompenzirajo. To omogoča zmanjšanje števila žic ali njihovega prereza.
Že v prvih letih razvoja elektrotehnike, ko je prenos energije potekal s konstantno napetostjo, je bila ta ideja uporabljena v t.i. trižilni sistem, predlagal Dolivo-Dobrovolski.
Naj obstajata dva enaka (po napetosti in moči) vira konstantne napetosti U, od katerih vsak služi svojim uporabnikom.
Omrežje je sestavljeno iz štirih žic.Če združite dve žici v tako imenovano izenačevalno (nevtralno) žico, se v njej seštejejo nasprotno usmerjeni tokovi, tako da se lahko presek žice znatno zmanjša.
Trižilni sistem
Pri simetrični obremenitvi (I1 = I2) je izravnalna žica nepotrebna, prihranki v žicah pa dosežejo 50 °. Ko se obremenitve spremenijo (brez izenačevalne žice), se napetost med njimi prerazporedi, kar je nezaželeno.
Izravnalni vodnik bistveno zmanjša nesimetrično porazdelitev napetosti. Če je mogoče zanemariti notranji upor virov in upornost voda, je asimetrija skoraj popolnoma odpravljena. Podobna ideja je osnova za gradnjo večfaznih sistemov izmeničnega toka.
Polifazni simetrični sistem je niz več izmeničnih napetosti enake amplitude in frekvence, simetrično izven faze s časom. Trifazni sistem je v praksi pridobil prevlado (glejte — Trifazni EMF sistem).
Trifazni (in kateri koli večfazni) sistem ima številne prednosti v primerjavi z enofaznim sistemom: omogoča dodajanje teže žicam električnega omrežja, zagotavlja enakomernejšo obremenitev motorja, vrtenje električnih tri- generator fazne napetosti in vam končno omogoča ustvarjanje širokega vrtljivega magnetnega polja uporabljajo v elektromotorjih.
Če namesto trifaznega sistema uporabimo enofazni sistem (z enako močjo in enako napetostjo), potem bosta potrebni le dve žici, vendar bo moral njihov presek zanašati na trikratnik toka.V primerjavi z enofaznim sistemom trifazni sistem prihrani 30-40% teže žice.
Glej tudi tukaj: Trifazni tok je boljši od enofaznega
Ne glede na preklopno vezje generatorja (običajno neznano uporabniku) je lahko obremenitev trifaznega sistema povezana tudi na dva načina - trikot ali zvezda.
V prvem primeru je napetost pri vsakem od porabnikov enaka omrežni napetosti in se ob porušeni simetriji obremenitev ne spremeni.Tok v porabniku (fazi) se razlikuje od toka v liniji.
Ko so porabniki vezani v zvezdo, je tok v vsakem bremenu enak ustreznemu linijskemu toku, vendar je napetost na posameznem bremenu (fazi) drugačna od linije.
Poglej tudi -Vrednosti napetosti, toka in moči za povezave zvezda in trikot
Ko se obremenitve spremenijo, se tokovi samodejno prerazporedijo in njihova vsota (dobljena na skupni točki obremenitev) vedno izgine. Hkrati pride do ustrezne prerazporeditve napetosti med neenakomernimi obremenitvami.
Ta pomanjkljivost je odpravljena, če obstaja nevtralni vodnik (priključen na skupno točko bremen), saj omogoča, da vsota treh faznih tokov ostane različna od nič, tj. pri neuravnoteženi obremenitvi nevtralni vodnik trifaznega sistema pomaga vzdrževati konstantno napetost obremenitve.