我们来看下图:
先看图1:假定直流电源的电压均是220V,三个负载电阻R的阻值均为10欧。我们来计算负载电阻Ra上的电压:
对于电阻Ra,我们有:
注意到流过电阻Ra的电流有3路,一路从电源Ea出来,经过N线返回电源负极;另两路从Ea出来,经过Eb或者Ec返回负极。但由于此回路中两个电源电动势相等而方向相反,故电流为零。
另外需要特别关注的是:N点电压为0V。
我们再看图2:图中的N断裂了,变成N和N'两点,此时电阻Ra上的电压是多少?很容易判断,Ra上的电压为0V。
当然,这里的前提条件是:电路中的三个电源参数完全一致,电阻参数也完全一致,甚至连导线的参数也即线路电阻也完全一致。
在实际线路中,以上这些参数不可能完全一致,因此Ra上会出现很低的电压。我们不妨把它叫做N'电压。
我们再看下图:
那么此时图3中电阻Ra上的电压又是多少?
由于此帖子的目的只是为了说明问题而已,并非对电路进行定量计算。具体计算我们就免了。
但我们可以明确地知道,对于图3,电阻Ra上的电压也近似等于217.8V,相间电压为零。
图4中,我们看到N线断裂为N和N',那么N'点上的电压会发生何种变化?
答案与直流情况完全一致,若电路是完全对称的,则Un‘等于0V;若电路参数不一致,则Un‘不等于0V。
在实际电路中,特别是以照明为主的线路中,三相交流是不对称的,因此N线或者PEN线(零线)就有电流流过,一旦N线或者PEN线断裂,则断点后部的电压就会上升。在极端的情况下,会上升至相电压,也即220V。
我们再来看看ATSE的问题:
看下图:
我们来设想,ATSE目前闭合了左侧的T1回路,当下的操作是从T1转到T2。
如果在转换中,1N线先切断,三相的切断会滞后一些,则在转换期间,我们由上述的知识马上就可以知道,负载的中性线电压可能会上升,也可能会下降。如果照明灯上的电压超过相电压过多,则照明灯将在转换过程中烧毁。
这就是中性线重叠问题的由来。
解决的办法是什么呢?
具有中性线重叠功能的ATSE,它在开断时,首先确保先开断三相电压,最后再开断N线;它在闭合时,首先确保闭合N线,然后再闭合三相电压。甚至,ATSE能将双路的N线瞬间重叠。这就是中性线重叠功能。
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