Затронем еще
одну проблему, с которой связано электроснабжение современных административных
и производственных зданий, насыщенных компьютерной и другой современной техникой.
Трехфазные
электрические сети, созданные для нагрузок с линейной характеристикой позволяют
при минимальных расходах на проводку равномерно распределить имеющиеся мощности
на всех уровнях напряжения. Преобразование напряжения с высокого на
необходимое, удобное для использования, в сетях происходит с помощью трехфазных
трансформаторов. С появлением вычислительной техники такой подход оказался
допустимым только в некоторых пределах. Основная проблема возникает из-за
импульсного характера источников питания, применяемых в ПЭВМ. Если ПЭВМ
составляют больше 15% нагрузки, то возникает перегрузка нулевого провода
трехфазной сети.
Считается, что
перегрузку создают гармоники тока – 3,5,7 и так далее, порожденные импульсным характером
нагрузки. Однако это не вся истина. При разложении импульса тока в
гармонический ряд мы действительно их видим. Но при объяснении причины
перегрузки нулевого провода следует учитывать временной фактор. Когда нагрузка
линейна, ток повторяет форму напряжения. В фазовых проводах напряжения сдвинуты
по фазе на 120 градусов. При равномерной нагрузке по фазам ток в нулевом
проводе близок нулю, сдвиг по фазе приводит к взаимной компенсации, что видно
из векторных диаграмм токов. Иная картина наблюдается при сложении импульсов
тока, когда они протекают в разные промежутки времени. В источнике питания ПЭВМ
на входе стоит емкость. До тех пор пока переменное напряжение не превысит
величину напряжения на этой емкости, ток через источник не течет. Как только
синусоидальное напряжение превысит напряжение на емкости, так через
выпрямительный мост потечет ток, и его протекание прекращается, когда
напряжение уменьшится до величины, меньшей напряжения на емкости. Токи, текущие
в нулевом проводе, имеют форму импульсов, длительность которых соответствует
примерно 1/6 … 1/10 доли периода промышленной частоты, и складываются они не
как на векторной диаграмме (векторно), а арифметически. Поэтому равномерное
распределение ПЭВМ по фазам в трехфазной системе электропитания не выполняет
прежних функций минимизации тока через нулевой провод, справедливых для
линейных нагрузок.
Можно решить
проблему перегрева нулевого провода,
"тупо" увеличив его сечение. Однако, что делать с перегревом
трансформатора на подстанции, куда попадут импульсы токов от массы ПЭВМ, установленных
в организациях и в квартирах граждан? Как уберечь других потребителей от
некачественной энергии, являющейся результатом воздействия импульсных
источников? Чтобы избежать этого воздействия, необходимо развязать
электрическую сеть и импульсную нагрузку с помощью специальных электронных
устройств, так называемых, компенсаторов, реагирующих на появление искажений
напряжения в течение полупериода частоты 50 Гц.